具有超 Heisenberg 精度的长程相互作用 Stark 多体探针

与基于干涉测量的量子传感（其中粒子间相互作用有害）不同，量子多体探针利用此类相互作用来实现量子增强的灵敏度。在大多数已研究的量子多体探针中，相互作用被认为是短程的。在此，我们研究不同填充因子下长程相互作用对用于测量小梯度场的 Stark 量子探针性能的影响。这些探针利用基态 Stark 局域化相变，该相变随着系统尺寸增大在无穷小梯度场处发生。我们的结果表明，尽管在所有相互作用范围内总能实现超 Heisenberg 精度，但长程相互作用的 Stark 探针呈现出两种不同行为。首先，通过代数方式增大相互作用范围，局域化能力增强，从而探针灵敏度下降。其次，当相互作用范围接近完全连接图时，其有效局域化能力消失，从而探针灵敏度重新开始增强。超 Heisenberg 精度在整个扩展相中直至相变点均可实现，且即便将态制备时间计入资源分析时依然成立。当探针进入局域相时，灵敏度下降且其性能变得与尺寸无关，遵循普适行为。此外，我们的分析表明较低的填充因子可带来测量弱梯度场更好的精度。