Metrologia quantistica potenziata dallo scrambling nei punti di sella nello spazio delle fasi

Abstract degli autori

Gli effetti non lineari sono ampiamente utilizzati nella metrologia quantistica per migliorare la precisione delle misure sfruttando comportamenti dinamici complessi. Qui proponiamo uno schema che integra lo scrambling quantistico e ottimizza la scelta degli stati iniziali e la codifica dei parametri sfruttando le traiettorie dinamiche non lineari e le loro proprietà geometriche nello spazio delle fasi. Consideriamo come esempio tipico un condensato di Bose-Einstein a due modi. In un certo intervallo di parametri, l’uso di stati coerenti di spin non correlati situati nei punti di sella e sulle separatrici consente alla precisione di misura di raggiungere lo scaling di Heisenberg. Forniamo un’espressione analitica dell’informazione quantistica di Fisher in caso di evoluzione a tempi lunghi; inoltre, la nostra analisi rivela che il meccanismo di potenziamento è determinato dalla sensibilità dello spettro energetico alle variazioni dei parametri. Rispetto al protocollo potenziato dalla criticità, che richiede che i parametri si avvicinino al punto critico, il nostro schema offre un vantaggio distintivo, poiché è applicabile a un intervallo di parametri più ampio. Inoltre, questo schema può essere applicato anche a modelli che includono interazioni di contro-torsione a uno e due assi e dinamiche caotiche. Questa Lettera offre una nuova prospettiva per promuovere l’applicazione della dinamica non lineare al miglioramento della precisione di stima dei parametri nei sistemi quantistici.