論文の概要: Correlation-enhanced metrology from scrambling dynamics in a solid-state spin system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.31827v1
• Date: Tue, 30 Jun 2026 15:36:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-03 15:28:41.335092
• Title: Correlation-enhanced metrology from scrambling dynamics in a solid-state spin system
• Title（参考訳）: 固体スピン系におけるスクランブルダイナミクスからの相関強化メロロジー
• Abstract要約: 我々は、固体核スピン系における工学的なカオススクランブルダイナミクスによって数千のスピンを相関付けている。 新たに開発されたスクランブルン理論を利用して、量子フィッシャー情報と位相シフトに対する信号応答の指数的スケーリングを明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.187059283626287
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum information scrambling, the dispersal of local information into many-body degrees of freedom, provides a powerful mechanism for generating large-scale correlations and entanglement essential for quantum-enhanced metrology. However, experimentally verifying such quantum-enhanced metrology remains a demanding task. Here, we correlate thousands of spins by engineering chaotic scrambling dynamics in a solid-state nuclear spin system. By leveraging the newly developed scramblon theory, we reveal exponential scaling in both the quantum Fisher information and the signal response to a phase shift. The signal response achieves a correlation-enabled enhancement of $33(2)$ dB over uncorrelated spins. After accounting for signal loss due to imperfect time reversal in the readout stage, we obtain a total metrological gain of 18(1) dB with a phase sensitivity of 40(3) ${\mathrm{μrad}}$. Our results bridge quantum chaos with practical quantum metrology, establishing reversible scrambling dynamics as a powerful resource for precision measurements.
• Abstract（参考訳）: 量子情報スクランブル(英語版)は、局所情報の多体自由度への分散であり、量子エンハンスド・メトロジーに不可欠な大規模相関と絡み合いを生成する強力なメカニズムを提供する。 しかし、そのような量子化メロジを実験的に検証することは、依然として必須課題である。 ここでは、固体核スピン系における工学的カオススクランブルダイナミクスによって数千のスピンを相関付けする。 新たに開発されたスクランブルン理論を利用して、量子フィッシャー情報と位相シフトに対する信号応答の指数的スケーリングを明らかにする。 信号応答は相関による非相関スピン上の33(2)$dBの増大を達成する。 その結果, 位相感度は40(3)${\mathrm{μrad}}$。 この結果,量子カオスを現実的な量子力学で埋め合わせ,精度測定のための強力な資源として,可逆スクランブルダイナミクスを確立した。

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