Simetría: Un Recurso Fundamental para la Coherencia Cuántica y la Metrología

Introducimos un nuevo paradigma para la preparación de estados profundamente entrelazados útiles para la metrología cuántica. Mostramos que, cuando el estado cuántico es un eigenestado de un operador A, los observables G que son completamente fuera de la diagonal con respecto a A tienen fluctuaciones puramente cuánticas, como se cuantifica mediante la información de Fisher cuántica, a saber, Fₐ (G) =4⟨G²⟩. Esta propiedad se mantiene sin importar la pureza del estado cuántico y implica que las fluctuaciones fuera de la diagonal representan un recurso metrológico para la estimación de fases. En particular, para sistemas de muchos cuerpos como conjuntos de espines cuánticos o gases bosónicos, la presencia de orden a larga distancia fuera de la diagonal (para un observable de espín o para operadores bosónicos) se traduce directamente en un recurso metrológico, siempre que el sistema permanezca en un sector de simetría bien definido. Este último se define, p. ej., por un componente del espín colectivo o por su paridad en sistemas de espín; y por el número de partículas para bosones. Nuestros resultados establecen el uso óptimo para la metrología de correlaciones cuánticas arbitrariamente no gausianas en una amplia variedad de sistemas de muchos cuerpos.