論文の概要: Surpassing thermal-state limit in thermometry via non-completely positive quantum encoding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.17537v1
• Date: Sun, 19 Apr 2026 16:57:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 13:26:05.536936
• Title: Surpassing thermal-state limit in thermometry via non-completely positive quantum encoding
• Title（参考訳）: 非完全正の量子符号化による温度測定におけるサーマルステート限界の超越
• Authors: Anindita Sarkar, Paranjoy Chaki, Debarupa Saha, Ujjwal Sen,
• Abstract要約: 従来の量子温度測定では、プローブが当初環境と無相関な地図をコードする正の(CP)を仮定している。 本研究では、初期プローブ環境相関による現実的なシナリオを考察し、物理的に実現可能な非完全正のエンコーディング(NCP)を導き、そのようなエンコーディングが環境の温度推定にどのように影響するかを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Conventional quantum thermometry assumes completely positive (CP) encoding maps, where the probe is initially uncorrelated with the environment. We consider realistic scenarios with initial probe-environment correlations leading to physically realizable non-completely positive (NCP) encoding, and show how such encodings can significantly impact temperature estimation of the environment. We first consider pure entangled probe-environment initial states (Type-I NCP encoding) and analytically show that for probes and environments of equal but arbitrary dimension, the maximum achievable precision matches the thermal-state bound, as in the CP case. However, upon relaxing the constraint of pure probe-environment states and considering general correlated initial states (Type-II NCP encoding), we demonstrate that the estimation precision can surpass the thermal-state limit. This establishes a clear advantage of NCP encoding in enhancing thermometric performance. We illustrate the results using qubit probes interacting with qubit environments via XY interactions.
• Abstract（参考訳）: 従来の量子温度測定では、プローブが当初環境と無相関な地図をコードする正の(CP)を仮定している。 本研究では、初期プローブ環境相関による現実的なシナリオを考察し、物理的に実現可能な非完全正のエンコーディング(NCP)を導き、そのようなエンコーディングが環境の温度推定にどのように影響するかを示す。 まず、純エンタングル型プローブ環境初期状態(Type-I NCP符号化)を考察し、等次元のプローブや環境について、CPの場合のように最大到達精度が熱状態境界と一致することを解析的に示す。 しかし、純粋なプローブ環境状態の制約を緩和し、一般的な相関初期状態(タイプII NCPエンコーディング)を考慮すると、推定精度が熱状態限界を超えることが示される。 これにより、熱量測定性能の向上において、NCPエンコーディングの明確な利点が確立される。 提案手法は,XY相互作用を介してキュービット環境と相互作用するキュービットプローブを用いて実験を行った。

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