論文の概要: Witnessing quantum correlations in a nuclear ensemble via an electron spin qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.11279v2
• Date: Fri, 19 Nov 2021 11:11:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-20 00:27:56.346784
• Title: Witnessing quantum correlations in a nuclear ensemble via an electron spin qubit
• Title（参考訳）: 電子スピン量子ビットによる核アンサンブル内の量子相関の観測
• Authors: Dorian A. Gangloff, Leon Zaporski, Jonathan H. Bodey, Clara Bachorz, Daniel M. Jackson, Gabriel \'Ethier-Majcher, Constantin Lang, Edmund Clarke, Maxime Hugues, Claire Le Gall, Mete Atat\"ure
• Abstract要約: プロキシキュービットとインターフェースされたスピンのコヒーレントアンサンブルは、多体コヒーレンスを作るための魅力的なプラットフォームである。 半導体量子ドット内の電子スピン量子ビットは、密度の高い核スピンアンサンブルのインターフェイスとして機能する。 スピン励起に対する応答を利用して核アンサンブルのスピン状態を探索する手法を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A coherent ensemble of spins interfaced with a proxy qubit is an attractive platform to create many-body coherences and probe the regime of collective excitations. An electron spin qubit in a semiconductor quantum dot can act as such an interface to the dense nuclear spin ensemble within the quantum dot consisting of multiple high-spin atomic species. Earlier work has shown that the electron can relay properties of its nuclear environment through the statistics of its mean-field interaction with the total nuclear polarisation, namely its mean and variance. Here, we demonstrate a method to probe the spin state of a nuclear ensemble that exploits its response to collective spin excitations, enabling a species-selective reconstruction beyond the mean field. For the accessible range of optically prepared mean fields, the reconstructed populations indicate that the ensemble is in a non-thermal, correlated nuclear state. The sum over reconstructed species-resolved polarisations exceeds the classical prediction threefold. This stark deviation follows from a spin ensemble that contains inter-particle coherences, and serves as an entanglement witness that confirms the formation of a dark many-body state.
• Abstract（参考訳）: プロキシキュービットと相互作用するスピンのコヒーレントアンサンブルは、多体コヒーレンスを作成し、集団励起の仕組みを調べる魅力的なプラットフォームである。 半導体量子ドット内の電子スピン量子ビットは、複数の高スピン原子種からなる量子ドット内の高密度核スピンアンサンブルへのインターフェースとして機能することができる。 初期の研究では、電子は原子核の偏光と平均場相互作用、すなわち平均と分散の統計を通じて核環境の性質を中継できることが示されている。 そこで本研究では,核アンサンブルのスピン状態を探索し,スピン励起に対する応答を利用して,平均場を超えた種選択的な再構成を可能にする方法を示す。 光合成された平均場の範囲では、再構成された集団はアンサンブルが非熱的、相関した核状態にあることを示している。 再構成された種分解分極の和は、古典的予測の3倍を超える。 この恒星の偏差は、粒子間コヒーレンスを含むスピンアンサンブルから続き、暗黒の多体状態の形成を確認する絡み合いの証人として機能する。

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