論文の概要: Scalable spin squeezing in a dipolar Rydberg atom array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.08053v1
- Date: Tue, 14 Mar 2023 16:35:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2023-03-15 14:07:33.892985
- Title: Scalable spin squeezing in a dipolar Rydberg atom array
- Title（参考訳）: 双極子Rydberg原子アレイにおけるスケーラブルスピンスクイーズ
- Authors: Guillaume Bornet, Gabriel Emperauger, Cheng Chen, Bingtian Ye, Maxwell
Block, Marcus Bintz, Jamie A. Boyd, Daniel Barredo, Tommaso Comparin, Fabio
Mezzacapo, Tommaso Roscilde, Thierry Lahaye, Norman Y. Yao, Antoine Browaeys
- Abstract要約: 標準量子限界を超えて測定精度を高める方法を示す。
そのためには、量子プロジェクションノイズ(squeezingとして知られる戦略)を再構成することができる。
まず,マルチステップのスピンスキーズプロトコルを用いることで,約1dBのスキューズ処理をさらに強化し,第2に,Floquetエンジニアリングを活用してハイゼンベルク相互作用を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1358585379481063
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The standard quantum limit bounds the precision of measurements that can be
achieved by ensembles of uncorrelated particles. Fundamentally, this limit
arises from the non-commuting nature of quantum mechanics, leading to the
presence of fluctuations often referred to as quantum projection noise. Quantum
metrology relies on the use of non-classical states of many-body systems in
order to enhance the precision of measurements beyond the standard quantum
limit. To do so, one can reshape the quantum projection noise -- a strategy
known as squeezing. In the context of many-body spin systems, one typically
utilizes all-to-all interactions (e.g. the one-axis twisting model) between the
constituents to generate the structured entanglement characteristic of spin
squeezing. Motivated by recent theoretical work, here we explore the prediction
that short-range interactions -- and in particular, the two-dimensional dipolar
XY model -- can also enable the realization of scalable spin squeezing. Working
with a dipolar Rydberg quantum simulator of up to 100 atoms, we demonstrate
that quench dynamics from a polarized initial state lead to spin squeezing that
improves with increasing system size up to a maximum of -3.5 dB (prior to
correcting for detection errors, or approximately -5 dB after correction).
Finally, we present two independent refinements: first, using a multistep
spin-squeezing protocol allows us to further enhance the squeezing by
approximately 1 dB, and second, leveraging Floquet engineering to realize
Heisenberg interactions, we demonstrate the ability to extend the lifetime of
the squeezed state by freezing its dynamics.
- Abstract（参考訳）: 標準量子極限は、非相関粒子のアンサンブルによって達成できる測定の精度を制限している。
基本的に、この制限は量子力学の非可換性から生じ、しばしば量子射影ノイズと呼ばれるゆらぎが存在する。
量子メートル法は、標準量子限界を超える測定精度を高めるために、多体系の非古典状態の使用に依存している。
そのために、量子プロジェクションノイズ(squeezingとして知られる戦略)を再構成することができる。
多体スピン系の文脈では、通常、成分間のオール・ツー・オール相互作用(例えば1軸ねじれモデル)を利用してスピンスクイージングの構造的絡み合い特性を生成する。
近年の理論的研究に動機づけられ、近距離相互作用(特に二次元双極子xyモデル)がスケーラブルなスピンスクイーズの実現を可能にすると予測している。
最大100個の原子からなる双極子リドバーグ量子シミュレータを用いて、偏極初期状態からのクエンチダイナミクスがスピンスクイーズを誘導し、最大で-3.5dB(検出エラーの修正に先立ち、修正後の約5dB)までシステムサイズを増大させることを示した。
最後に,マルチステップのスピンスクイージングプロトコルを用いて,約1dBのスケジングをさらに強化し,フロッケ工学を利用してハイゼンベルク相互作用を実現することにより,圧縮状態の寿命を動的に凍結することにより拡張する能力を示す。
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