通过初始关联量子比特系综的非平衡热测温

我们研究了一种非平衡量子测温协议，其中作为温度探头的量子比特系综弱耦合于宏观热浴。我们感兴趣的参数——热浴的温度——被编码在 Markov 热化过程的耗散器中。对于一些相关的初始状态，我们在热化瞬态期间观察到量子 Fisher 信息（Quantum Fisher Information, QFI）的峰值，表明在早期动力学中灵敏度增强。这种效应在更高的热浴温度下变得更加显著，并且当量子比特的初始约化状态具有大的基态布居数和/或高度相干时进一步增强。我们还关注了初始量子关联在测温性能中的作用，这构成了本工作的一个核心特征。我们找到了强有力的数值证据表明，给定相同的单量子比特约化状态，系综中量子比特之间包含量子关联总能产生增强的 QFI。此外，尽管所考虑的状态均未超越（纯态、可分）基态，但在探测极热热浴时，最大纠缠态显示出的 QFI 值非常接近标准量子极限。最后，尽管 Markov 动力学不允许 QFI 随探头数量超线性增长，我们仍确定了在此设置下设计高精度量子温度计的最有效初始状态。我们还为实验实现提供了具体指导。