論文の概要: Robust spin squeezing from the tower of states of $U(1)$-symmetric spin
Hamiltonians
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.07354v2
- Date: Fri, 25 Feb 2022 21:04:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-08 08:42:41.447065
- Title: Robust spin squeezing from the tower of states of $U(1)$-symmetric spin
Hamiltonians
- Title（参考訳）: U(1)$-対称スピンハミルトニアン状態塔からのロバストスピンスクイーズ
- Authors: Tommaso Comparin, Fabio Mezzacapo, Tommaso Roscilde
- Abstract要約: スピンスクイージングは、初期分解されたスピン状態の非線型、絡み合った進化を通じて生成されることを示す。
この結果は、量子シミュレーションと量子力学を結びつけて、様々なハミルトン力学のスクイーズ力を明らかにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Spin squeezing - a central resource for quantum metrology - can be generated
via the non-linear, entangling evolution of an initially factorized spin state.
Here we show that robust (i.e. persistent) squeezing dynamics is generated by a
very large class of $S=1/2$ spin Hamiltonians with axial symmetry, in
relationship with the existence of a peculiar structure of the low-lying
Hamiltonian eigenstates - the so-called Anderson's tower of states. Such states
are fundamentally related to the appearance of spontaneous symmetry breaking in
quantum systems; and, for models with sufficiently high connectivity, they are
parametrically close to the eigenstates of a planar rotor (Dicke states), in
that they feature an anomalously large value of the total angular momentum. Our
central insight is that, starting from a coherent spin state, a generic
$U(1)$-symmetric Hamiltonian featuring the Anderson's tower of states generates
the same squeezing evolution at short times as the one governed by the
paradigmatic one-axis-twisting (or planar-rotor) model of squeezing dynamics.
The full squeezing evolution of the planar-rotor model is seemingly reproduced
for interactions decaying with distance $r$ as $r^{-\alpha}$ when $\alpha <
5d/3$ in $d$ dimensions. Our results connect quantum simulation with quantum
metrology by unveiling the squeezing power of a large variety of Hamiltonian
dynamics that are currently implemented by different quantum simulation
platforms.
- Abstract（参考訳）: スピンスクイージング(スピンスクイージング、spin squeezing)は、量子メトロロジーの中心的資源であり、初期分解スピン状態の非線形な絡み合い進化を通じて生成することができる。
ここでは、ロバストな(すなわち永続的な)スキーズ力学は、軸対称を持つ$S=1/2$スピンハミルトニアンの非常に大きなクラスによって、低層ハミルトニアン固有状態(いわゆるアンダーソンの状態塔)の特異構造の存在によって生成されることを示す。
このような状態は、量子系における自発対称性の破れの出現と根本的に関係しており、十分に高い接続性を持つモデルでは、平面ローター(ディック状態)の固有状態にパラメトリックに近づき、全角運動量の不均一に大きな値を持つ。
我々の中心となる洞察は、コヒーレントなスピン状態から始まり、アンダーソンの状態の塔を特徴とする一般のu(1)$-symmetric hamiltonianは、スキュージングダイナミクスのパラダイム的一軸運動(あるいは平面回転)モデルによって支配されるものと短時間で同じスクイージング進化を生み出すということである。
平面ロータモデルの完全なスケズング進化は、距離$r$ as $r^{-\alpha}$$$\alpha < 5d/3$ in $d$ dimensions で崩壊する相互作用のために再現されるように見える。
我々の結果は量子力学と量子距離論を結びつけ、様々な量子シミュレーションプラットフォームで現在実装されている様々なハミルトン力学のスクイーズパワーを明らかにした。
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