高斯量子温度计的非平衡准备和准确度

Temperature uncertainty relation in non-equilibrium thermodynamics

Temperature uncertainty of a quantum system in canonical ensemble is inversely determined by its energy fluctuation, which is known as the temperature-energy uncertainty relation. No such uncertainty relation was discovered for a non-equilibrium open quantum system. In this article, we derive a universal temperature uncertainty relation for general non-equilibrium processes. We find that it is the fluctuation of heat, which is defined as the change in bath energy, determines the temperature uncertainty in non-equilibrium case. Specifically, the heat is divided into trajectory heat and backacti…

基于线性光学的单量子比特测温的量子模拟

Quantum Simulation of single-qubit thermometry using linear optics

标准测温法采用探头与感兴趣系统的热化。这种方法可以通过结合使用探针的非平衡态的可能性和相干性的存在来扩展。在这里，我们说明了这些概念如何适用于Jevtic等人介绍的单量子位温度计。通过模拟线性光学器件中的量子位-环境相互作用。我们讨论的一致性的作用，以及如何影响非平衡条件的有用性。所观察到的行为的起源追溯到热化的倾向，所捕获的亥姆霍兹自由能。

非平衡量子测温的侵入性

Invasiveness of non-equilibrium quantum thermometry

本研究揭示量子测温中探针获取温度信息与样品吸热之间的非平凡关系，并证明时间最优方案及强耦合可提升精度同时限制热量吸收，为量子测温的热力学成本分析奠定基础。

多能级量子拉比模型中的平衡热计

Equilibrium thermometry in the multilevel quantum Rabi model

本文研究了多能级量子拉比模型在平衡热计中的性能，通过热量子 Fisher 信息分析了探针的温度灵敏度，并探讨了不同能级结构对灵敏度的影响。

非平衡量子热计中的直接温度读取

Direct temperature readout in nonequilibrium quantum thermometry

本文提出一种基于热力学推断的直接温度读取方案，通过最大熵原理和误差函数改进非平衡条件下的温度测量精度。

量子比特测温中信息与扰动的权衡

Trade-off between information and disturbance in qubit thermometry

我们从量子估计理论的角度讨论了量子比特测温中信息和扰动之间的权衡。给定一个量子测量，我们通过测量的Fisher信息量化信息，通过四个不同的品质因数来量化干扰，这四个品质因数捕获了权衡的不同方面（统计，几何，几何）。对于每个干扰测量，明确地确定有效测量，即引入不大于提取相同信息量的任何其他测量的干扰的测量。有效测量的族随干扰测量的选择而变化。另一方面，概率算子值测度（POVM）的元素与温度计的平衡态之间的可交换性是相对于任何扰动图的效率的必要条件。

使用前摇一摇：通过幺正驱动普遍增强量子温度计

Shake before use: universal enhancement of quantum thermometry by unitary driving

本文通过幺正驱动提升量子温度计的量子 Fisher 信息，展示非平衡策略在温度依赖的驱动下增强信息获取能力，并在 spin-1/2 温度计中验证了共振调制对 Fisher 信息时间平方关系的恢复作用。

使用Unruh-De Witt探测器的局域量子测温

Local Quantum Thermometry using Unruh-De Witt detectors

我们提出了使用Unruh-DeWitt探测器的量子场局部温度的操作定义，正如在Unruh和Hawking效应研究中所使用的那样。根据这个定义，一个处于平衡状态的非均匀量子系统可以有不同的局部温度，类似于广义相对论中的托尔曼-埃克塞特定理。研究了弯曲背景下跳跃费米子系统基态的局域温度分布。当温度计-系统耦合$g$消失时，观察到的温度趋于零。然而，对于$g$的小但有限的值，我们表明，所观察到的本地温度和本地光速的对数的乘积近似恒定。我们的预测应该可以在超冷原子系统上得到验证。

原子分辨量子气体的涨落测温：超越涨落耗散定理

Fluctuation thermometry of an atom-resolved quantum gas: Beyond the fluctuation-dissipation theorem

本研究提出一种基于量子气体显微镜单原子分辨测量的新型量子气体原位测温法，不依赖涨落耗散定理，适用于任意囚禁势系统，克服了现有技术的关键局限。

低温测温可以通过强耦合来增强

Low-temperature thermometry can be enhanced by strong coupling

我们考虑的问题，估计的温度$ T $的一个非常冷的平衡样品。温度的估计是从测量上进行的量子探针强烈耦合到it. We模型这种情况下，通过诉诸典型的Caldeira-Leggett哈密顿量，并找到解析的确切的定态的探针的任意耦合强度。通常，由于它们的非微扰相互作用，探针与样品不达到热平衡。我们认为这对低温测温是有利的，正如我们在模型中所示：（i）在低$ T $下的温度测量精度可以通过加强探针-采样耦合来显著提高，（ii）我们的布朗温度计的适当正交的方差可以产生具有几乎最小统计不确定性的温度估计，以及（iii）探针-样品耦合的谱密度可以被设计为进一步改善测温性能。这些观测结果可能会在低温下的实际纳米温度测量中找到应用-这一制度与量子技术特别相关。

量子测温

Quantum Thermometry

讨论了量子估计理论和量子精密测量技术在温度测量中的应用。当对系统进行全局测量时，确定系统在热平衡时的温度的精度的极限与热容有关。我们证明，如果技术或实际限制限制了我们局部探测的能力，那么温度估计的最高可实现准确度就会降低到一种介观版本的热容量。从更实际的角度来看，我们还讨论了量子比特系统作为最佳量子温度计的相关性，以便检索温度，或区分两个温度，表征热储层。我们表明，量子相干性和纠缠在一个探针系统可以促进更快，或更准确的温度测量。虽然这并不奇怪，因为这已经在相位估计中得到了证明，但温度不是传统的量子可观测值，因此这些结果将参数估计的理论扩展到非哈密顿量的测量。最后，我们指出了一个不太标准的估计技术的基础上顺序测量，量子测温时所带来的优势。

非马尔可夫量子测温中强耦合的局限性

Limitations of strong coupling in non-Markovian quantum thermometry

该研究用HEOM分析非马尔可夫单量子比特测温，发现强耦合并非普遍有利，并结合量子增强粒子群优化提出跨耦合区间的控制框架。

量子热力学中的能量-温度测不准关系

Energy-temperature uncertainty relation in quantum thermodynamics

众所周知，当宏观系统的能量涨落很大时，对处于平衡状态的宏观系统的温度估计是最精确的。然而，对于纳米级系统，由于它们与环境的相互作用，会出现标准热力学的偏差。在这里，我们包括这样的相互作用，并利用量子估计理论，推导出一个广义的热力学不确定性关系，适用于经典和量子系统在所有耦合强度。我们表明，系统的状态和它的有效能量运营商之间的非交换性引起的量子涨落，增加了温度的不确定性。令人惊讶的是，这些额外的波动描述的平均Wigner-Yanase-Dyson偏斜信息。我们证明，温度的信噪比的热容量加上耗散项所产生的不可忽略的相互作用的约束。这些发现揭示了量子热力学中经典和非经典波动之间的相互作用，并将为最佳纳米温度计的设计提供信息。

探测冷多体量子系统的温度

Probing the temperature of cold many-body quantum systems

当平衡系统的温度$T$降到零时，平衡系统局部温度测量的不确定性以指数速度发散，这是“常识”。相比之下，一些精确可解的模型展示了一个更良性的幂律样标度，当只有一个小的非平衡系统的片段被测量。这是否意味着一部分可能比整体包含更多关于全球温度的信息？当然不是。在这里，我们解决这个明显的悖论。首先，我们证明了在低$T$的局域量子测温法在非临界、带隙、无限自旋和谐振晶格中是指数效率低下的。与此相反，我们通过开放系统分析表明，谐波温度计（探头）的热灵敏度联合平衡的水库（样品）的欧姆耦合方案的装置，显示出独特的幂律行为的$T \rightarrow 0$。为了调和这两个结果，我们利用的事实，当地的温度测量谐波链上可以被视为一个离散谐波环境中的振荡器上的温度测量：一个有间隙的无量纲不变链（其中低- $T$测温确实是指数效率低下）映射到一个非标准的开放系统模型中的低频模式的样品去耦探头。相反，这样的链的无间隙的情况下，引起的规范欧姆探针样品相互作用，其中包括任意低频率的样品模式。通过这种方式，我们表明，在典型的耗散模型中观察到的幂律式测温性能源于这样一个事实，即这些是无间隙的，因此，不受指数限制的有间隙的同行。当涉及到低- $T$温度测量的最终限制时，多体系统的关键特征是它们的能谱是否有间隙。