論文の概要: Natural and magnetically induced entanglement of hyperfine-structure
states in atomic hydrogen
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.06870v1
- Date: Sat, 12 Jun 2021 22:06:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-26 21:41:16.862200
- Title: Natural and magnetically induced entanglement of hyperfine-structure
states in atomic hydrogen
- Title（参考訳）: 水素原子中の超微細構造状態の自然および磁気的絡み合い
- Authors: Yusef Maleki, Sergei Sheludiakov, Vladimir V. Khmelenko, Marlan O.
Scully, David M. Lee, and Aleksei M. Zheltikov
- Abstract要約: 水素原子のスペクトルは長い間、量子力学を復号するロゼッタ石と見なされてきた。
水素原子は量子情報の基本的な構成要素であることを示す。
外部磁場は、熱効果の全ての確率に対して、HFSの絡み合いを誘導し維持することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The spectrum of atomic hydrogen has long been viewed as a Rosetta stone that
bears the key to decode the writings of quantum mechanics in a vast variety of
physical, chemical, and biological systems. Here, we show that, in addition to
its role as a basic model of quantum mechanics, the hydrogen atom provides a
fundamental building block of quantum information. Through its electron and
nuclear spin degrees of freedom, the hydrogen atom is shown to lend a
physically meaningful frame and a suitable Hilbert space for bipartite
entanglement, whose two-qubit concurrence and quantum coherence can be
expressed in terms of the fundamental physical constants -- the Planck and
Boltzmann constants, electron and proton masses, the fine-structure constant,
as well as the Bohr radius and the Bohr magneton. The intrinsic, natural
entanglement that the hyperfine-structure (HFS) states of the H atom store at
low temperatures rapidly decreases with a growth in temperature, vanishing
above a $\tau_c$ $\approx$ 5.35 $\mu$eV threshold. An external magnetic field,
however, can overcome this thermal loss of HFS entanglement. As one of the
central findings of this work, we show that an external magnetic field can
induce and sustain an HFS entanglement, against all the odds of thermal
effects, at temperatures well above the $\tau_c$ threshold, thus enabling
magnetic-field-assisted entanglement engineering in low-temperature gases and
solids.
- Abstract（参考訳）: 原子水素のスペクトルは、様々な物理的、化学的、生物学的システムにおいて量子力学の書体を復号する鍵を担っているロゼッタ石と見なされてきた。
ここでは,量子力学の基本モデルとしての役割に加えて,水素原子が量子情報の基本的な構築ブロックを提供することを示す。
電子と核スピンの度合いによって、水素原子は物理的に有意義なフレームと、2ビットのエンタングルメントに適したヒルベルト空間を貸すことが示され、その2ビットのコンカレンスと量子コヒーレンスを基本的な物理定数(プランク定数、ボルツマン定数、電子と陽子質量、微細構造定数、ボーア半径とボーア磁力)で表すことができる。
h原子の低温における超微細構造(hfs)状態は、温度が上昇するにつれて急速に減少し、$\tau_c$ $\approx$ 5.35$\mu$evの閾値を超える。
しかし、外部磁場は、HFSエンタングルメントの熱的損失を克服することができる。
この研究の中心的な知見の1つとして、外部磁場が熱効果のあらゆるオッズに対してhfs絡み合いを、$\tau_c$しきい値よりもかなり高い温度で誘導し維持できることを示し、低温ガスおよび固体における磁場支援絡み合い工学を可能にした。
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