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从动力学到稳态的多体计量:精度限制及其在两体相互作用下的可达性

量子物理 2025-07-23 v2 统计力学

摘要

我们考虑通过多体探针估计未知参数 θ\theta。该探针最初处于积态,多体时不变相互作用在动力学和/或稳态期间增强其对 θ\theta 的灵敏度。我们给出量子费米信息的上界,并确定对应的最优相互作用哈密顿量,针对两种典型的 θ\theta 编码场景:(i) 通过单位哈密顿动力学进行编码(动力学计量),以及 (ii) 在 Gibbs 分配族和对角分布族中进行编码(时间平均退相干态),这两种是多体开放动力学中常见的稳态。随后我们针对通过相互作用自旋测量磁场强度的具体问题,推导可接近基本精度界限的两体相互作用哈密顿量。此外,我们分析了导致稳态的瞬态规律,刻画了等化时间与测量精度之间的权衡。总体而言,本文为多体控制在量子感知中的潜力提供了全面的图景。

关键词

引用

@article{arxiv.2412.02754,
  title  = {From dynamical to steady-state many-body metrology: Precision limits and their attainability with two-body interactions},
  author = {Ricard Puig and Pavel Sekatski and Paolo Andrea Erdman and Paolo Abiuso and John Calsamiglia and Martí Perarnau-Llobet},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.02754},
  year   = {2025}
}

备注

16 + 22 pages, 10 figures, 2 tables