論文の概要: Exact Entanglement Dynamics of Two Spins in Finite Baths

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.09151v1
• Date: Sun, 18 Dec 2022 20:09:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 07:43:50.980946
• Title: Exact Entanglement Dynamics of Two Spins in Finite Baths
• Title（参考訳）: 有限浴中における2スピンの完全絡み合いダイナミクス
• Authors: Mei Yu, Otfried G\"uhne, Stefan Nimmrichter
• Abstract要約: 周辺スピンの有限環境における相相互作用による2スピン絡み合いの蓄積と崩壊を考察する。 スピン環境によるIsing型位相相互作用による非マルコフ脱落は、有効マルコフ処理と比較して正確に解決できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.773287933806458
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We consider the buildup and decay of two-spin entanglement through phase interactions in a finite environment of surrounding spins, as realized in quantum computing platforms based on arrays of atoms, molecules, or nitrogen vacancy centers. The non-Markovian dephasing caused by the spin environment through Ising-type phase interactions can be solved exactly and compared to an effective Markovian treatment based on collision models. In a first case study on a dynamic lattice of randomly hopping spins, we find that non-Markovianity boosts the dephasing rate caused by nearest neighbour interactions with the surroundings, degrading the maximum achievable entanglement. However, we also demonstrate that additional three-body interactions can mitigate this degradation, and that randomly timed reset operations performed on the two-spin system can help sustain a finite average amount of steady-state entanglement. In a second case study based on a model nuclear magnetic resonance system, we elucidate the role of bath correlations at finite temperature on non-Markovian dephasing. They speed up the dephasing at low temperatures while slowing it down at high temperatures, compared to an uncorrelated bath, which is related to the number of thermally accessible spin configurations with and without interactions.
• Abstract（参考訳）: 我々は、原子、分子、窒素空孔中心の配列に基づく量子コンピューティングプラットフォームにおいて実現された、周囲スピンの有限環境における相相互作用による2スピン絡み合いの蓄積と崩壊を考える。 イジング型位相相互作用によるスピン環境による非マルコフ的デファス化は、衝突モデルに基づく効果的なマルコフ的処理と比較して正確に解ける。 ランダムホッピングスピンの動的格子に関する最初のケーススタディでは、非マルコフ性が周辺との近接相互作用によって引き起こされるデファスレートを増加させ、最大エンタングルメントを低下させることが示されている。 また,この劣化を緩和し,二スピン系でランダムに時間をかけてリセットする操作は,定常的絡み合いを有限に抑えることができることを示した。 モデル核磁気共鳴システムに基づく第2のケーススタディでは、非マルコフ的デファスティングにおける有限温度での浴場相関の役割を解明する。 熱的にアクセス可能なスピン配置の数に関係している非相関の浴と比べ、低温での劣化を加速させ、高温で減速させる。

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