論文の概要: Scalable spin squeezing from spontaneous breaking of a continuous
symmetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.08607v1
- Date: Thu, 17 Feb 2022 11:41:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-25 12:47:29.595093
- Title: Scalable spin squeezing from spontaneous breaking of a continuous
symmetry
- Title（参考訳）: 連続対称性の自発的破断によるスケーラブルなスピンスクイーズ
- Authors: Tommaso Comparin, Fabio Mezzacapo, Martin Robert-de-Saint-Vincent,
Tommaso Roscilde
- Abstract要約: S=1/2$またはqubitsの系では、一方の方向に沿ったゆらぎの抑制と横磁化の持続の組合せはスピンスクイーズをもたらす。
我々の発見は、例えば光学格子時計を含む様々な量子多体デバイスにおける強いスピンスクイーズ状態の断熱的準備への扉を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Spontaneous symmetry breaking (SSB) is a property of Hamiltonian equilibrium
states which, in the thermodynamic limit, retain a finite average value of an
order parameter even after a field coupled to it is adiabatically turned off.
In the case of quantum spin models with continuous symmetry, we show that this
adiabatic process is also accompanied by the suppression of the fluctuations of
the symmetry generator -- namely, the collective spin component along an axis
of symmetry. In systems of $S=1/2$ spins or qubits, the combination of the
suppression of fluctuations along one direction and of the persistence of
transverse magnetization leads to spin squeezing -- a much sought-after
property of quantum states, both for the purpose of entanglement detection as
well as for metrological uses. Focusing on the case of XXZ models spontaneously
breaking a U(1) (or even SU(2)) symmetry, we show that the adiabatically
prepared states have nearly minimal spin uncertainty; that the minimum phase
uncertainty that one can achieve with these states scales as $N^{-3/4}$ with
the number of spins $N$; and that this scaling is attained after an adiabatic
preparation time scaling linearly with $N$. Our findings open the door to the
adiabatic preparation of strongly spin-squeezed states in a large variety of
quantum many-body devices including e.g. optical lattice clocks.
- Abstract（参考訳）: 自発的対称性破れ(ssb)は、熱力学的極限において、それに結合した磁場が断続的にオフになっても順序パラメータの有限平均値を保持するハミルトン平衡状態の性質である。
In the case of quantum spin models with continuous symmetry, we show that this adiabatic process is also accompanied by the suppression of the fluctuations of the symmetry generator -- namely, the collective spin component along an axis of symmetry. In systems of $S=1/2$ spins or qubits, the combination of the suppression of fluctuations along one direction and of the persistence of transverse magnetization leads to spin squeezing -- a much sought-after property of quantum states, both for the purpose of entanglement detection as well as for metrological uses.
U(1)(またはSU(2))対称性を自発的に破るXXZモデルの場合、アディベート的に準備された状態はほぼ最小のスピン不確実性を持ち、これらの状態で達成できる最小位相不確実性は、スピン数$N$で$N^{-3/4}$にスケールし、このスケーリングは、アディベート準備時間が$N$で線形にスケーリングされた後に達成されることを示す。
我々の発見は、例えば光学格子時計を含む様々な量子多体デバイスにおける強いスピンスクイーズ状態の断熱的準備への扉を開く。
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