論文の概要: Number-phase uncertainty relations and bipartite entanglement detection in spin ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.05663v3
• Date: Thu, 2 Feb 2023 17:19:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-04 01:43:15.653485
• Title: Number-phase uncertainty relations and bipartite entanglement detection in spin ensembles
• Title（参考訳）: スピンアンサンブルにおける数相不確かさ関係と二部交絡検出
• Authors: Giuseppe Vitagliano, Matteo Fadel, Iagoba Apellaniz, Matthias Kleinmann, Bernd L\"ucke, Carsten Klempt, G\'eza T\'oth
• Abstract要約: 多くのスピン-1/2粒子の非偏極ディック状態における二分極絡みの検出方法を示す。 スピンスクイーズ状態の分割を考慮した場合も,本手法は有効である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a method to detect bipartite entanglement based on number-phase-like uncertainty relations in split spin ensembles. First, we derive an uncertainty relation that plays the role of a number-phase uncertainty for spin systems. It is important that the relation is given with well-defined and easily measurable quantities, and that it does not need assuming infinite dimensional systems. Based on this uncertainty relation, we show how to detect bipartite entanglement in an unpolarized Dicke state of many spin-1/2 particles. The particles are split into two subensembles, then collective angular momentum measurements are carried out locally on the two parts. First, we present a bipartite Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) steering criterion. Then, we present an entanglement condition that can detect bipartite entanglement in such systems. We demonstrate the utility of the criteria by applying them to a recent experiment given in K. Lange et al. [Science 360, 416 (2018)] realizing a Dicke state in a Bose-Einstein condensate of cold atoms, in which the two subensembles were spatially separated from each other. Our methods also work well if split spin-squeezed states are considered. We show in a comprehensive way how to handle experimental imperfections, such as the nonzero particle number variance including the partition noise, and the fact that, while ideally BECs occupy a single spatial mode, in practice the population of other spatial modes cannot be fully suppressed.
• Abstract（参考訳）: 分割スピンアンサンブルにおける数相的不確実性関係に基づく二部構造絡み検出手法を提案する。 まず、スピン系における数相不確かさの役割を担う不確実性関係を導出する。 関係はよく定義され容易に測定できる量で与えられ、無限次元の体系を仮定する必要はないことが重要である。 この不確実性関係に基づいて,スピン1/2粒子の非分極ディッケ状態における二成分の絡み合いを検出する方法を示す。 粒子を2つのサブアンサンブルに分割し、2つの部分で集合的な角運動量測定を行う。 まず,2部構成のEinstein-Podolsky-Rosen(EPR)ステアリング基準を提案する。 そして,このようなシステムにおける二部交絡を検知できる絡み合い条件を提案する。 K. Lange et al. の最近の実験にそれらを適用することで、基準の有効性を実証する。 [Science 360, 416 (2018)] コールド原子のボース・アインシュタイン凝縮におけるディック状態を実現し、2つのサブアンサンブルを空間的に分離した。 スピンスクイーズ状態の分割を考慮した場合も,本手法は有効である。 分割ノイズを含む非零粒子数分散などの実験的不完全性に対処する方法を包括的に示すとともに、理想的にはBECは単一空間モードを占有するが、実際には他の空間モードの人口を完全に抑制することはできないという事実を示す。

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