論文の概要: Tuneable Gaussian entanglement in levitated nanoparticle arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.07366v1
- Date: Wed, 15 Jun 2022 08:19:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-09 07:19:15.967241
- Title: Tuneable Gaussian entanglement in levitated nanoparticle arrays
- Title（参考訳）: 浮遊ナノ粒子アレイにおけるTuneable Gaussian entanglement
- Authors: Anil Kumar Chauhan and Ond\v{r}ej \v{C}ernot\'ik and Radim Filip
- Abstract要約: 複数共振器モードへのコヒーレント散乱を用いた複数の浮遊ナノ粒子の運動定常状態の絡み合いを生成する手法を提案する。
提案手法は,高度な量子センシングプロトコルと多体量子シミュレーションのために,複数の浮遊ナノ粒子の複雑な量子状態を生成する方法である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nanoparticles trapped in optical tweezers emerged as an interesting platform
for investigating fundamental effects in quantum physics. The ability to shape
the optical trapping potential using spatial light modulation and quantum
control of their motion using coherent scattering to an optical cavity mode
predispose them for emulating a range of physical systems and studying quantum
phenomena with massive objects. To extend these capabilities of levitated
nanoparticles to quantum many-body systems, it is crucial to develop feasible
strategies to couple and entangle multiple particles either directly or via a
common optical bus. Here, we propose a variable and deterministic scheme to
generate Gaussian entanglement in the motional steady state of multiple
levitated nanoparticles using coherent scattering to multiple cavity modes.
Coupling multiple nanoparticles to a common optical cavity mode allows cooling
of a collective Bogoliubov mode to its quantum ground state; cooling multiple
Bogoliubov modes (enabled by trapping each particle in multiple tweezers such
that each tweezer scatters photons into a separate cavity mode) removes most
thermal noise, leading to strong entanglement between nanoparticles. We present
numerical simulations for three nanoparticles showing great tuneability of the
generated entanglement with realistic experimental parameters. Our proposal
thus paves the way towards creating complex quantum states of multiple
levitated nanoparticles for advanced quantum sensing protocols and many-body
quantum simulations.
- Abstract（参考訳）: 光ツイーザーに閉じ込められたナノ粒子は、量子物理学の基本的な効果を研究するための興味深いプラットフォームとして登場した。
空間光変調とコヒーレント散乱による運動の量子制御を用いて光トラップ電位を形成できる能力は、様々な物理系をエミュレートし、巨大な物体で量子現象を研究するためにこれらを前提としている。
浮遊ナノ粒子の機能を量子多体系に拡張するには、複数の粒子を直接または共通の光バスで結合および絡み合うための実現可能な戦略を開発することが重要である。
本稿では,複数の浮遊ナノ粒子の運動定常状態におけるガウスの絡み合いを,コヒーレント散乱から複数のキャビティモードへ生成する可変決定論的手法を提案する。
複数のナノ粒子を共通の光学キャビティモードに結合することで、集団的ボゴリューボフモードの量子基底状態への冷却が可能となり、複数のボゴリューボフモード(各粒子を複数のツイーザーにトラップすることで、各ツイーザーが光子を別々のキャビティモードに分散させる)を冷却することで、多くの熱ノイズを除去し、ナノ粒子間の強い絡み合いが生じる。
本研究では, 生成したエンタングルメントの微調整性を示す3つのナノ粒子の数値シミュレーションを行った。
この提案は, 量子センシングプロトコルや多体量子シミュレーションのための, 重ね合わせナノ粒子の複雑な量子状態の創成への道を開くものである。
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