論文の概要: Heisenberg Scaling in Many-Body Kinetic Uncertainty Relation via Quantum Feedback
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.12264v1
- Date: Tue, 14 Jul 2026 02:07:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-15 17:08:30.008872
- Title: Heisenberg Scaling in Many-Body Kinetic Uncertainty Relation via Quantum Feedback
- Title（参考訳）: 量子フィードバックによる多体運動不確かさ関係におけるハイゼンベルクスケーリング
- Abstract要約: ハイゼンベルクスケーリング(英: Heisenberg scaling)とは、粒子番号が$N$の1/N2$という推定分散の抑制を指す。
超ラジアントスピンアンサンブルに量子フィードバックを適用することにより、このスケーリングを実現するプロトコルを確立する。
以上の結果から,フィードバックが集合散逸を,Heisenbergスケールの精度向上のためのリソースに変換できることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3867363075280543
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Precision is a central figure of merit for quantum devices, including quantum clocks whose performance is determined by the stability of counting events. Kinetic uncertainty relations set fundamental limits on the precision of such counting observables, showing that their fluctuations cannot be suppressed without increasing the activity of the system. While many-body effects offer a natural route to enhanced performance, it remains unclear how far they can enhance counting precision. In quantum metrology, Heisenberg scaling refers to the suppression of estimation variance as $1/N^2$ with the particle number $N$. This raises the question of whether the fluctuation of counting observables can exhibit an analogous Heisenberg-like $1/N^2$ scaling, but no protocol for achieving it has been established. We establish a protocol that achieves this scaling by applying quantum feedback to a superradiant spin ensemble. Because the superradiant enhancement of activity is transient, the scaling of counting precision becomes achievable only when it is controlled by feedback. We establish this result analytically through a many-body kinetic uncertainty relation and feedback-modified mean-field equations, and show it by numerical simulations. Our results demonstrate that feedback can turn collective dissipation into a resource for Heisenberg scaling of counting precision.
- Abstract（参考訳）: 精度は量子デバイスにとって重要な指標であり、その性能は事象を数えることの安定性によって決定される量子時計を含む。
運動的不確実性関係は、そのような可観測物の精度に基本的な限界を設定し、系の活性を増大させることなくそれらの変動を抑制できないことを示した。
多体効果は性能向上への自然な経路を提供するが、どれだけの精度で精度を向上できるかは定かではない。
量子気象学において、ハイゼンベルクスケーリング(ハイゼンベルクスケーリング、Heisenberg scaling)は、粒子番号が$N$の1/N^2$という推定分散の抑制を指す。
このことは、可観測天体を数える揺らぎが、ハイゼンベルクに似た1/N^2$スケールを示すことができるかどうかという問題を提起するが、それを達成するためのプロトコルは確立されていない。
超ラジアントスピンアンサンブルに量子フィードバックを適用することにより、このスケーリングを実現するプロトコルを確立する。
活性の超放射能増強は過渡的であるため、測定精度のスケーリングはフィードバックによって制御される場合にのみ達成できる。
この結果を多体不確実性関係とフィードバック修飾平均場方程式を用いて解析的に確立し,数値シミュレーションにより示す。
以上の結果から,フィードバックが集合散逸を,Heisenbergスケールの精度向上のためのリソースに変換できることが示唆された。
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