論文の概要: Asymptotic Metrological Scaling and Concentration in Chaotic Floquet Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.19017v1
- Date: Tue, 21 Apr 2026 03:07:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-22 22:41:49.589212
- Title: Asymptotic Metrological Scaling and Concentration in Chaotic Floquet Dynamics
- Title（参考訳）: カオスフロケットダイナミクスにおける漸近的メロジカルスケーリングと濃度
- Abstract要約: 本研究では,Haarランダムなユニタリゲートによって生成されるFloquetカオスダイナミクスを用いた量子センシングについて検討する。
我々は、量子フィッシャー情報によって定量化され、距離論的精度の線形・ショットノイズスケーリングを見いだす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.2237900102017503
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study quantum sensing with Floquet chaotic dynamics generated by Haar random unitary gates. The metrological resources consist of three ingredients: A given initial state, a set number of Haar random unitary gates and the sensing gates. There are two natural ways of organizing the resources: the first one is the "control" protocol, where the random unitary gates act as random controls and intertwine with the deterministic sensing gates and the second one is the "state-preparation" protocol, where random unitary gates play the role of preparing the metrological useful states. In each protocol, we consider both global Haar random unitary gates and a set of local two-site Haar random unitary gates that forms a Floquet random quantum circuit (RQC) respectively. We find linear, shot-noise scaling of the metrological precision, quantified by the quantum Fisher information (QFI), in the asymptotic limit when the Hilbert space dimension becomes large, and quantum advantages beyond linear scaling in the non-asymptotic regimes. We also bound the fluctuation of the QFI using concentration inequalities. Our analytical findings are corroborated by numerical simulations. Finally, along the way of analyzing the precision limit, we prove an empirical conjecture of RQC: In the asymptotic limit of large local Hilbert space dimension, the Floquet operator of a Floquet RQC essentially behaves like a global unitary operator.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,Haarランダムなユニタリゲートによって生成されるFloquetカオスダイナミクスを用いた量子センシングについて検討する。
気象資源は、与えられた初期状態、Haarランダムなユニタリゲートのセット数、センシングゲートの3つの要素から構成される。
1つは「制御」プロトコルで、ランダムなユニタリゲートはランダムな制御として働き、決定論的センシングゲートと干渉し、もう1つは「状態準備」プロトコルである。
各プロトコルでは,Floquetランダム量子回路(RQC)を構成する大域的ハールランダムユニタリゲートと局所的2サイト的ハールランダムユニタリゲートのセットをそれぞれ検討する。
我々は、量子フィッシャー情報(QFI)によって量子化され、ヒルベルト空間次元が大きくなるときの漸近極限において、距離論的精度の線形・ショットノイズスケーリングと、非漸近状態における線形スケーリングを超えた量子的アドバンテージを見出した。
また, 濃度不等式を用いたQFIの変動についても検討した。
数値解析の結果は数値シミュレーションによって裏付けられている。
大規模な局所ヒルベルト空間次元の漸近極限において、フロケ RQC のフロケ作用素は本質的に大域ユニタリ作用素のように振舞う。
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