論文の概要: Quantum learning with a single-atom sensor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.15071v1
• Date: Sat, 13 Jun 2026 03:00:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-16 16:21:32.763433
• Title: Quantum learning with a single-atom sensor
• Title（参考訳）: 単一原子センサーによる量子学習
• Authors: Yin Mo, Emilio Bagan, Giulio Chiribella,
• Abstract要約: 我々は、外部入力を検知し、それらを行動に変換するエージェントの能力に対する量子力学の影響について研究する。 以上の結果から,センサの量子特性が外部刺激を行動に変換する最適な方法に大きく影響していることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The ability to gather information and to act upon it is at the core of every learning agent. But what is the impact of quantum mechanics on an agent's ability to sense external inputs and to translate them into actions? Here we address the question for a prototype task of learning agency at the quantum scale: rotating a single spin based on information gathered by a single atom. We determine the ultimate performance limit for this task, revealing a fundamental tradeoff between entanglement at the sensing stage and coherence at the action stage: if the single-atom sensor is not entangled with the quantum system serving as the agent's internal memory, then the best learning strategy requires a coherent transfer of quantum information from the sensor to the system that controls the agent's actions. In contrast, if the sensor is initially entangled with the agent's memory, then the transfer of quantum information is no longer necessary. Our results indicate that the quantum properties of the sensor radically affect the optimal way to convert external stimuli into actions, revealing a link between quantum sensing and the behavior of quantum agents.
• Abstract（参考訳）: 情報を集め、それを行動させる能力は、すべての学習エージェントの中核にある。 しかし、量子力学がエージェントの外部入力を感知し、それらをアクションに変換する能力にどのような影響を及ぼすだろうか? ここでは、1つの原子が収集した情報に基づいて1つのスピンを回転させることである。 単一原子センサーがエージェントの内部記憶として機能する量子システムと絡まっていない場合、最良の学習戦略は、センサーからエージェントの動作を制御するシステムへの量子情報のコヒーレントな転送を必要とする。 対照的に、当初センサーがエージェントのメモリに絡まっていた場合、量子情報の転送はもはや不要である。 以上の結果から, センサの量子特性は, 外部刺激を行動に変換する最適方法に大きく影響し, 量子センシングと量子エージェントの挙動の関係が明らかとなった。

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