論文の概要: Exponential clustering of bipartite quantum entanglement at arbitrary
temperatures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.12209v4
- Date: Thu, 28 Apr 2022 15:22:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-17 01:12:01.315532
- Title: Exponential clustering of bipartite quantum entanglement at arbitrary
temperatures
- Title（参考訳）: 任意の温度における二部量子絡み合いの指数クラスタリング
- Authors: Tomotaka Kuwahara and Keiji Saito
- Abstract要約: 両粒子の長距離絡み合いは任意の温度で不安定であり、遠距離で指数関数的に崩壊することを示す。
我々の研究は、低温量子物理学の新たな一般的な側面を明らかにし、長距離絡みのキャラクタリゼーションに光を当てる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Macroscopic quantum effects play central roles in the appearance of
inexplicable phenomena in low-temperature quantum many-body physics. Such
macroscopic quantumness is often evaluated using long-range entanglement, i.e.,
entanglement in the macroscopic length scale. The long-range entanglement not
only characterizes the novel quantum phases but also serves as a critical
resource for quantum computation. Thus, the problem that arises is under which
conditions can the long-range entanglement be stable even at room temperatures.
Here, we show that bi-partite long-range entanglement is unstable at arbitrary
temperatures and exponentially decays with distance. Our theorem provides a
no-go theorem on the existence of the long-range entanglement. The obtained
results are consistent with the existing observations that long-range
entanglement at non-zero temperatures can exist in topologically ordered
phases, where tripartite correlations are dominant. In the derivation of our
result, we introduce a quantum correlation defined by the convex roof of the
standard correlation function. We establish an exponential clustering theorem
for generic quantum many-body systems for such a quantum correlation at
arbitrary temperatures, which yields our main result by relating quantum
correlation to quantum entanglement. As a simple application of our analytical
techniques, we derived a general limit on the Wigner-Yanase-Dyson skew
information and the quantum Fisher information, which will attract significant
attention in the field of quantum metrology. Our work reveals novel general
aspects of low-temperature quantum physics and sheds light on the
characterization of long-range entanglement.
- Abstract（参考訳）: マクロ量子効果は、低温量子多体物理学における説明不能な現象の出現において中心的な役割を果たす。
このような巨視的量子性は、しばしば長射程の絡み合い、すなわち巨視的長さスケールの絡み合いを用いて評価される。
長距離の絡み合いは、新しい量子位相を特徴づけるだけでなく、量子計算の重要な資源としても機能する。
このようにして生じる問題は、室温でも長距離の絡み合いが安定できる条件下にある。
ここでは, 任意の温度で二粒子の長距離絡み合いが不安定であり, 指数的に距離で崩壊することを示す。
我々の定理は、長距離交絡の存在に関するノーゴー定理を提供する。
その結果, 非零温度における長距離の絡み合いは, トポロジカルに秩序づけられた位相に存在し, トリパルタイト相関が支配的であった。
結果の導出において,標準相関関数の凸屋根によって定義される量子相関を導入する。
任意の温度での量子相関に対する一般量子多体系に対する指数的クラスタリング定理を定式化し、量子相関と量子絡み合いの関係を主結果とする。
解析手法の簡易な応用として,wigner-yanase-dysonスキュー情報とquantum fisher情報に対する一般限界を導出した。
本研究は, 低温量子物理学の新しい一般側面を明らかにし, 長距離絡み合いのキャラクタリゼーションに光を当てる。
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