論文の概要: Scalable Spin Squeezing from Finite Temperature Easy-plane Magnetism

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.09636v2
• Date: Sun, 14 Jul 2024 23:56:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-17 05:38:07.557369
• Title: Scalable Spin Squeezing from Finite Temperature Easy-plane Magnetism
• Title（参考訳）: 有限温度簡易平面磁性によるスケーラブルスピンスクイーズ
• Authors: Maxwell Block, Bingtian Ye, Brenden Roberts, Sabrina Chern, Weijie Wu, Zilin Wang, Lode Pollet, Emily J. Davis, Bertrand I. Halperin, Norman Y. Yao,
• Abstract要約: 有限温度で簡単な平面強磁性を示すハミルトニアンは、スケーラブルなスピンスクイーズを生成することができると推測する。 我々の結果は、気象学的に有用な量子状態を生成するのに使用できるハミルトンの風景についての洞察を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.584014467399378
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Spin squeezing is a form of entanglement that reshapes the quantum projection noise to improve measurement precision. Here, we provide numerical and analytic evidence for the following conjecture: any Hamiltonian exhibiting finite temperature, easy-plane ferromagnetism can be used to generate scalable spin squeezing, thereby enabling quantum-enhanced sensing. Our conjecture is guided by a connection between the quantum Fisher information of pure states and the spontaneous breaking of a continuous symmetry. We demonstrate that spin-squeezing exhibits a phase diagram with a sharp transition between scalable squeezing and non-squeezing. This transition coincides with the equilibrium phase boundary for XY order at a finite temperature. In the scalable squeezing phase, we predict a sensitivity scaling that lies in between the standard quantum limit and the scaling achieved in all-to-all coupled one-axis twisting models. A corollary of our conjecture is that short-ranged versions of two-axis twisting cannot yield scalable metrological gain. Our results provide insights into the landscape of Hamiltonians that can be used to generate metrologically useful quantum states.
• Abstract（参考訳）: スピンスクイーズ(英: Spin squeezing)は、量子射影雑音を再現して測定精度を向上させるエンタングルメントの一種である。 ここでは、有限温度、簡単な平面強磁性を示すハミルトニアンは、スケーラブルなスピンスクイーズを生成するために使用することができ、量子増強センシングを可能にする。 我々の予想は、純粋状態の量子フィッシャー情報と連続対称性の自発的破壊の間の接続によって導かれる。 スピンスクイージングは、スケーラブルなスクイージングと非スクイージングの急激な遷移を伴う相図を示すことを示した。 この遷移は、有限温度でのXY位における平衡相境界と一致する。 スケーラブルなスクイージングフェーズでは、標準量子限界とオール・ツー・オール結合1軸ツイストモデルで達成されるスケーリングの間の感度スケーリングを予測する。 我々の予想のまとめは、2軸ねじれの短距離版はスケーラブルなメロジカルゲインをもたらすことができないというものである。 我々の結果は、気象学的に有用な量子状態を生成するのに使用できるハミルトンの風景についての洞察を提供する。

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