エネルギー測定は、弱い結合を超えても温度測定的に最適な状態を維持します

エネルギー測定は、弱い結合を超えても温度測定的に最適な状態を維持します

タイムスタンプ：28年2023月7日52:XNUMX AM

ジョナス・グラサード1、カレン V. ホヴァニシャン2、マルティ・ペラルナウ・リョベット3、ルイス・A・コレア4,1とハリー・J・D・ミラー5

1エクセター大学物理学・天文学科、エクセターEX4 4QL、イギリス
2ポツダム大学物理天文学研究所、カール・リープクネヒト通り24–25, 14476 ポツダム, ドイツ
3DépartementdePhysiqueAppliquée、UniversitédeGenève、1211Genève、スイス
4Departamento de Física、Universidad de La Laguna、La Laguna 38203、スペイン
5マンチェスター大学物理学および天文学部、マンチェスター M13 9PL、英国

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抽象

プローブとサンプルの相互作用における二次までの有限結合量子温度測定の一般摂動理論を開発します。 仮定により、プローブとサンプルは熱平衡状態にあるため、プローブは平均力ギブス状態で記述されます。 私たちは、プローブ上の局所的なエネルギー測定によってのみ、カップリングの XNUMX 次までの究極の温度測定精度を達成できることを証明します。 したがって、コヒーレンスから温度情報を抽出しようとしたり、適応スキームを考案したりしても、この体制では実際的な利点は得られません。 さらに、温度変化に対するプローブの感度を捕捉する量子フィッシャー情報の閉形式の式を提供します。 最後に、XNUMX つの簡単な例を使用して、数式の使いやすさをベンチマークし、説明します。 私たちの形式主義では、動的時間スケールの分離や、プローブやサンプルの性質については仮定しません。 したがって、熱感度とそれを達成するための最適な測定の両方に対する分析的洞察を提供することにより、私たちの結果は、有限結合効果が無視できないセットアップにおける量子温度測定への道を開きます。

エネルギー測定は、弱い結合の PlatoBlockchain Data Intelligence を超えても、温度測定的に最適なままです。垂直検索。あい。

人気の要約

温度測定の一般的な概念は、プローブ (「温度計」) をサンプルに接触させ、両者が熱平衡に達するのを待ってからプローブを測定するというものです。 プローブとサンプルの相互作用が弱い場合、プローブ自体が熱的であり、局所エネルギー固有基準でプローブを測定するだけで最適な温度測定が実現されます。 この図は便利ではありますが、低温では根本的に欠陥が生じます。非ゼロの相互作用は、絶対零度の近くでは弱いと見なすことはできません。 また、相互作用をゼロにすることは、プローブの熱化を妨げるため、解決策にはなりません。
プローブとサンプルの結合が強い場合、プローブはサンプルと平衡状態にあるときに熱状態にありません。 代わりに、それはいわゆる平均力ギブズ状態によって記述され、一般に結合パラメータや温度そのものにも複雑に依存します。 その結果、最適な温度測定はその単純さを失い、弱い結合領域を超えた最適な温度測定のための一般的な処方箋を見つけることは未解決の課題のままです。
それにもかかわらず、ここでは、驚くべきことに、弱い結合領域を超えた中程度の結合でも、プローブのエネルギー測定がほぼ最適なままであることを最小限の仮定の下で証明します。 これは、結合が強すぎない限り、コヒーレンスを利用したり、適応戦略を使用した高度な測定スキームが実際的な利点をもたらさないことを意味します。
私たちの持ち帰りメッセージは何でしょうか？ 多くの場合、プローブを局所的に測定する実験能力があれば、正確な温度測定には十分です。

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上記の引用は SAO / NASA ADS （最後に正常に更新された2023-11-29 01:01:34）。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

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