論文の概要: Multipartite entangled states in dipolar quantum simulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.03910v1
- Date: Sun, 8 May 2022 16:23:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-13 23:03:21.831564
- Title: Multipartite entangled states in dipolar quantum simulators
- Title（参考訳）: 双極子量子シミュレータにおける多部交絡状態
- Authors: Tommaso Comparin, Fabio Mezzacapo, Tommaso Roscilde
- Abstract要約: 我々は、最先端の量子シミュレーションプラットフォームにおけるハミルトンのネイティブダイナミクスが、マルチパーティの絡み合いの堅牢な源として機能することを示します。
以上の結果から,Rydberg-atom arraysのような最先端量子シミュレーションプラットフォームにおけるハミルトンのネイティブダイナミクスは,マルチパーティントエンタングルメントの堅牢な源として機能することが示唆された。
- 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: The scalable production of multipartite entangled states in ensembles of
qubits is a fundamental function of quantum devices, as such states are an
essential resource both for fundamental studies on entanglement, as well as for
applied tasks. Here we focus on the $U(1)$ symmetric Hamiltonians for qubits
with dipolar interactions -- a model realized in several state-of-the-art
quantum simulation platforms for lattice spin models, including Rydberg-atom
arrays with resonant interactions. Making use of exact and variational
simulations, we theoretically show that the non-equilibrium dynamics generated
by this lattice spin Hamiltonian shares fundamental features with that of the
one-axis-twisting model, namely the simplest interacting collective-spin model
with $U(1)$ symmetry. The evolution governed by the dipolar Hamiltonian
generates a cascade of multipartite entangled states -- spin-squeezed states,
Schr\"odinger's cat states, and multi-component superpositions of coherent spin
states. Investigating systems with up to $N=144$ qubits, we observe full
scalability of the entanglement features of these states directly related to
metrology, namely scalable spin squeezing at an evolution time ${\cal
O}(N^{1/3})$; and Heisenberg scaling of sensitivity of the spin parity to
global rotations for cat states reached at times ${\cal O}(N)$. Our results
suggest that the native Hamiltonian dynamics of state-of-the-art quantum
simulation platforms, such as Rydberg-atom arrays, can act as a robust source
of multipartite entanglement.
- Abstract（参考訳）: 量子ビットのアンサンブルにおける多部エンタングルド状態のスケーラブルな生成は、量子デバイスの基本的な機能であり、そのような状態はエンタングルメントの基礎研究と応用タスクの両方に必須の資源である。
ここでは、双極子相互作用を持つ量子ビットに対するu(1)$対称ハミルトニアンに焦点をあてる -- 共鳴相互作用を持つrydberg-atom配列を含む格子スピンモデルのための最先端量子シミュレーションプラットフォームで実現されるモデルである。
この格子スピンによって生成される非平衡ダイナミクスは、1軸ツイストモデル(つまり、$U(1)$対称性を持つ最も単純な相互作用集合スピンモデル)と基本的特徴を共有することを理論的に示す。
二極性ハミルトニアンによって支配される進化は、スピンスキーズ状態、シュル=オディンガーの猫状態、コヒーレントスピン状態の多成分重ね合わせ状態といった多成分の絡み合った状態のカスケードを生成する。
最大$n=144$ qubits のシステムを調べると、これらの状態の絡み合い特性の完全なスケーラビリティがメトロロジーに直接関係していることが観察される。例えば、進化時間 ${\cal o}(n^{1/3})$ でのスケーラブルなスピンのスクイーズ、そして、スピンパリティのグローバル回転に対する感度のハイゼンベルクスケーリング ${\cal o}(n)$ である。
以上の結果から,Rydberg-atom arraysのような最先端量子シミュレーションプラットフォームにおけるハミルトンのネイティブダイナミクスは,マルチパーティントエンタングルメントの堅牢な源として機能することが示唆された。
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