論文の概要: Coherence-Enhanced Spatial Quantum Thermometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.26936v1
• Date: Tue, 22 Sep 2026 18:26:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-25 00:05:17.727262
• Title: Coherence-Enhanced Spatial Quantum Thermometry
• Title（参考訳）: コヒーレンスによる空間量子温度測定
• Abstract要約: 我々は、プロファイルT(x)のサンプルと平衡する補助TLSと非対称に結合したプローブ2レベル系を考える。 還元されたプローブ状態は、プローブ遷移が凍結した後も温度に敏感なコヒーレンスを局所的に担っている。 温度依存性のプローブコヒーレンスを実験的に観測可能な二次観測器にマッピングするマイクロ波マッハ・ツェンダー干渉計を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum thermometry has long promised sensitivities beyond classical limits, with recent paradigms highlighting quantum coherence as a primary driver of precision. While most studies focus on single-point temperature estimation, we extend this framework to the spatial domain. We consider a probe two-level system (TLS) coupled asymmetrically to an auxiliary TLS that equilibrates with a sample of profile T(x). The reduced probe state carries coherence in its local basis that remains temperature-sensitive after the probe transition has frozen out, yielding a Fisher information exponentially larger at low temperature than that of a population-only readout. An exact reparametrization converts the thermometric precision into a local spatial distinguishability bound; its validity requires only a sufficiently small relative temperature uncertainty and yields an explicit measurement budget. Adding auxiliary TLSs shifts the array's optimal working temperature upward and broadens the useful sensing window, with the achievable gain ultimately limited by the total available coupling rather than by an indefinite scaling law. Finally, we propose a microwave Mach-Zehnder interferometer that maps the temperature-dependent probe coherence onto an experimentally accessible quadrature observable.
• Abstract（参考訳）: 量子温度測定は、古典的な限界を超える感度を長年約束してきたが、近年のパラダイムでは、量子コヒーレンスを精度の第一の要因として強調している。 多くの研究は単一点温度推定に焦点を当てているが、我々はこの枠組みを空間領域に拡張する。 我々は、プロファイルT(x)のサンプルと平衡する補助TLSと非対称に結合したプローブ2レベルシステム(TLS)を考える。 縮小されたプローブ状態は、プローブ遷移が凍結した後でも温度感受性が保たれる局所的にコヒーレンスを持ち、人口のみの読み出しよりも低温で指数関数的に大きいフィッシャー情報が得られる。 正確な再パラメータ化は、熱測定精度を局所的な空間的識別可能性に変換するが、その妥当性は十分な相対温度の不確実性しか必要とせず、明確な測定予算が得られる。 補助TLSを加えることで、アレイの最適作業温度が上向きに変化し、有用な感知窓を広げることができ、達成可能な利得は、無限のスケーリング法則によってではなく、最終的に利用可能な全結合によって制限される。 最後に,マイクロ波マッハ・ツェンダー干渉計を提案し,温度依存性のプローブコヒーレンスを実験的に観測可能な二次観測器にマッピングする。

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