論文の概要: Non-local Skyrmions as topologically resilient quantum entangled states of light

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.04690v2
• Date: Wed, 12 Oct 2022 16:47:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-23 01:09:45.787252
• Title: Non-local Skyrmions as topologically resilient quantum entangled states of light
• Title（参考訳）: 光のトポロジカルレジリエント量子絡み合い状態としての非局所スカイミオン
• Authors: Pedro Ornelas, Isaac Nape, Robert de Mello Koch and Andrew Forbes
• Abstract要約: 自然界において、非自明な位相を持つ最初の非局所量子絡み合った状態について報告する。 我々は絡み合いとトポロジの深い関係を明らかにし、トポロジカルノイズを除去する新しいメカニズムを創出する。 我々の発見は、トポロジカルに構造化された量子状態による量子情報の生成と保存のエキサイティングな約束を持っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In the early 1960s, inspired by developing notions of topological structure, Tony Skyrme suggested that sub-atomic particles be described as natural excitations of a single quantum field. Although never adopted for its intended purpose, the notion of a skyrmion as a topologically stable field configuration has proven highly versatile, finding application in condensed matter physics, acoustics and more recently optics, but all realised as localised fields and particles. Here we report the first non-local quantum entangled state with a non-trivial topology that is skyrmionic in nature. The non-trivial topological structure does not exist in the properties of the individual photons in the two-photon entangled state, but rather it emerges from the entanglement between them. We reveal a deep connection between entanglement and topology, giving rise to a new mechanism that we coin topological noise rejection, where the topology of the quantum wavefunction makes such quantum states robust to entanglement decay, remaining intact until the entanglement itself vanishes. Our findings hold exciting promise for the creation and preservation of quantum information by topologically structured quantum states that persist even when entanglement is fragile.
• Abstract（参考訳）: 1960年代初期、トニー・スカイムは位相構造の概念の発展に触発され、サブ原子粒子は1つの量子場の自然な励起として記述できると示唆した。 この目的のためにスカイミオンの概念は採用されなかったが、位相的に安定な磁場配置という概念は、凝縮物質物理学、音響学、そして近年の光学学において非常に多用途であることが証明されている。 ここでは、非自明なトポロジーを持つ最初の非局所量子絡み合い状態について報告する。 非自明な位相構造は、2光子絡み合い状態の個々の光子の性質には存在せず、むしろそれらの間の絡み合いから生じる。 量子波動関数のトポロジーは、そのような量子状態が絡み合いの崩壊に頑丈にし、絡み合い自体が消えるまでそのまま残る。 本研究は,絡み合いが脆弱であっても持続する位相的構造を持つ量子状態による量子情報の生成と保存について,エキサイティングな期待を抱いている。

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