論文の概要: Higher-order noise statistics restore Heisenberg scaling under collective dephasing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.02962v1
• Date: Fri, 03 Jul 2026 05:12:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.47549
• Title: Higher-order noise statistics restore Heisenberg scaling under collective dephasing
• Title（参考訳）: 高次雑音統計によるハイゼンベルクスケーリングの集団デフォーカスによる復元
• Abstract要約: ノイズ・メソロジー理論は、2点相関関数、すなわち単原子コヒーレンス時間またはノイズスペクトルによってデコヒーレンスを特徴づける。 エンタングルドプローブでは、同じ原子のT$を持つが、エンタングルメントエンハンススケールが異なる2つの集合浴が不十分であることを示す。 固定された単原子コヒーレンス時間において、有限レートのキック統計値が厳密に打ち負かし、任意のレヴィ位相雑音に対して、絡み合ったプローブ感度は拡散成分によってのみ設定される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.1895670906071
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Noisy-metrology theory characterizes decoherence by its two-point correlation function, equivalently the single-atom coherence time or noise spectrum. We show this is insufficient for entangled probes: two collective baths with identical single-atom $T_2$ but different higher-order statistics yield opposite entanglement-enhanced scaling. Under Gaussian Markovian collective dephasing a Greenberger--Horne--Zeilinger (GHZ) probe reaches an atom-number-independent sensitivity floor. For a fully Markovian compound-Poisson bath, in which collective dephasing is generated by a finite-rate sequence of unitary phase kicks, a Dicke coherence of order $q$ (a difference of $J_z$ eigenvalues) decays at $Γ_q=Γ[1-\mathrm{Re}\,\varphi(q)]$, with $\varphi$ the kick characteristic function; for any absolutely continuous kick law this rate saturates at large $q$ instead of growing as $q^2$, and a GHZ probe recovers Heisenberg scaling $δω\propto1/N$ over the window in which collective finite-rate noise dominates residual independent decoherence. We prove that the Gaussian floor is the exact worst case: at fixed single-atom coherence time every finite-rate kick statistics strictly beats it, and for arbitrary Lévy phase noise the asymptotic entangled-probe sensitivity is set exclusively by the diffusive component. A converse bound shows that no input state, ancilla, or measurement improves on the GHZ scaling. The mechanism is purely exponential and CP-divisible, distinct from the Zeno, non-Markovian, nonlinear-generator, and error-correction routes. A dissipative analogue caps the Dicke superradiant burst. The full counting statistics of common noise thus emerge as a control axis for noisy quantum metrology, beyond the spectrum.
• Abstract（参考訳）: ノイズ-メソロジー理論は、2点相関関数、すなわち単一原子コヒーレンス時間またはノイズスペクトルによってデコヒーレンスを特徴づける。 同一の単原子$T_2$だが、高次統計値が異なる2つの集合浴は、エンタングルメントエンハンススケールとは反対の傾向を示す。 ガウスのマルコフ集団の下では、グリーンベルガー-ホルン-ザイリンガー(GHZ)プローブが原子番号非依存の感度フロアに到達する。 完全マルコフ複式ポアソン浴では、一元的位相キックの有限レート列によって集合的デファートが生成されるが、Dicke Coherence of order $q$ (a difference of $J_z$ eigenvalues) decays at $\_q=\[1-\mathrm{Re}\,\varphi(q)]$, with $\varphi$ the kick characteristic function; for any absolutely continuous kick law, this rate saturating at large $q$ not become as $q^2$, and a GHZ probes recoverys Heisenberg scaling $δω\propto1/N$ on the window。 固定された単原子コヒーレンス時間において、有限レートのキック統計値が厳密に打ち負かし、任意のレヴィ位相雑音に対して、漸近エンタングル-プローブ感度は拡散成分によってのみ設定される。 逆境界は、GHZスケーリングにおいて入力状態、アンシラ、測定が改善されないことを示す。 この機構は純粋に指数関数的であり、Zeno, non-Markovian, non-generator, and error-correction routeと区別される。 散逸的なアナログは、ディック超ラジアントバーストをキャップする。 したがって、一般的な雑音の完全なカウント統計は、スペクトルを超えてノイズの多い量子メートルロジーの制御軸として現れる。

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