Interacting spin ensembles are promising platforms for quantum sensing, but spin-spin interactions can induce complex, nonmonotonic responses to external fields, limiting the dynamic range over which the fields can be estimated unambiguously. Here, we propose a quantum-circuit-learning-inspired method to improve the dynamic range of interacting quantum sensors using optimized global control fields. We consider an ensemble of dipole-coupled spins subjected to an inhomogeneous magnetic field generated by an electric current. By optimizing the global control fields applied during sensing, we train the expectation value of the collective magnetization to approximate a prescribed monotonic target function. We also introduce a penalty on the magnetization variance to account for measurement fluctuations. Numerical simulations demonstrate that the optimized control can substantially enlarge the dynamic range compared with sensing without control. We further investigate the trade-off between dynamic range and estimation uncertainty and show that the variance penalty can reduce the uncertainty at the expense of dynamic range. These results demonstrate that learning-assisted global control provides a promising approach to improving the performance of interacting quantum sensors.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

航天器非脆弱控制理论及应用研究进展
专知会员服务
10+阅读 · 2025年7月8日
近期语音类前沿论文
深度学习每日摘要
14+阅读 · 2019年3月17日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
论文笔记:多任务相关粒子滤波跟踪器
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2017年7月7日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《面向国防领域的大语言模型基准测试与适配》
专知会员服务
16+阅读 · 10月28日
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
18+阅读 · 10月24日
相关VIP内容
航天器非脆弱控制理论及应用研究进展
专知会员服务
10+阅读 · 2025年7月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员