論文の概要: Partitioning dysprosium's electronic spin to reveal entanglement in
non-classical states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.14389v1
- Date: Thu, 29 Apr 2021 15:02:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-02 02:11:38.276011
- Title: Partitioning dysprosium's electronic spin to reveal entanglement in
non-classical states
- Title（参考訳）: 非古典的状態における絡み合いを明らかにするためのディスプロシウム電子スピンの分割
- Authors: Tanish Satoor, Aur\'elien Fabre, Jean-Baptiste Bouhiron, Alexandre
Evrard, Raphael Lopes, Sylvain Nascimbene
- Abstract要約: 我々は、ジスプロシウム電子スピンの絡み合いの実験的研究について報告する。
我々の発見は、新しいタイプの絡み合った原子アンサンブルを設計する可能性を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 55.41644538483948
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum spins of mesoscopic size are a well-studied playground for
engineering non-classical states. If the spin represents the collective state
of an ensemble of qubits, its non-classical behavior is linked to entanglement
between the qubits. In this work, we report on an experimental study of
entanglement in dysprosium's electronic spin. Its ground state, of angular
momentum $J=8$, can formally be viewed as a set of $2J$ qubits symmetric upon
exchange. To access entanglement properties, we partition the spin by optically
coupling it to an excited state $J'=J-1$, which removes a pair of qubits in a
state defined by the light polarization. Starting with the well-known W and
squeezed states, we extract the concurrence of qubit pairs, which quantifies
their non-classical character. We also directly demonstrate entanglement
between the 14- and 2-qubit subsystems via an increase in entropy upon
partition. In a complementary set of experiments, we probe decoherence of a
state prepared in the excited level $J'=J+1$ and interpret spontaneous emission
as a loss of a qubit pair in a random state. This allows us to contrast the
robustness of pairwise entanglement of the W state with the fragility of the
coherence involved in a Schr\"odinger cat state. Our findings open up the
possibility to engineer novel types of entangled atomic ensembles, in which
entanglement occurs within each atom's electronic spin as well as between
different atoms.
- Abstract（参考訳）: メソスコピックサイズの量子スピンは、工学的非古典的状態のためのよく研究された遊び場である。
スピンが量子ビットの集合状態を表すならば、その非古典的挙動は量子ビット間の絡み合いと関連付けられる。
本稿では,ジスプロシウムの電子スピンにおける絡み合いの実験研究について報告する。
角運動量$J=8$の基底状態は、交換時に対称な2J$キュービットの集合と見なすことができる。
絡み合い特性にアクセスするために、光偏光によって定義された状態における一対の量子ビットを取り除く励起状態$J'=J-1$に光的に結合することでスピンを分割する。
有名な w とシュイーズ状態から始め、キュービット対の共起を抽出し、それらの非古典的性質を定量化する。
また,分割に伴うエントロピーの増加を通じて,14ビットと2ビットのサブシステム間の絡み合いを直接示す。
相補的な実験では、励起レベル$J'=J+1$で準備された状態のデコヒーレンスを探索し、ランダムな状態におけるキュービット対の損失として自発放出を解釈する。
これにより、W状態のペアエンタングルメントのロバスト性と、Schr\\odinger cat状態に関わるコヒーレンス(英語版)の脆弱性とを対比することができる。
我々の発見は、各原子の電子スピンと異なる原子間の絡み合いが生じる、新しいタイプの絡み合い原子アンサンブルを設計する可能性を開く。
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