論文の概要: Observing super-quantum correlations across the exceptional point in a
single, two-level trapped ion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.12413v1
- Date: Mon, 24 Apr 2023 19:44:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-26 22:56:37.932848
- Title: Observing super-quantum correlations across the exceptional point in a
single, two-level trapped ion
- Title（参考訳）: 単一二層イオンの例外点における超量子相関の観測
- Authors: Alexander Quinn, Jeremy Metzner, Jacob E. Muldoon, Isam Daniel Moore,
Sean Brudney, Sourin Das, David T.C. Allcock, and Yogesh N. Joglekar
- Abstract要約: 2段階の量子系(量子ビット)では、単位力学は理論上これらの量子相関をそれぞれ2qrt2$または1.5に制限する。
ここでは、2レベル非エルミートハミルトニアンによって支配される40$Ca$+$イオンの散逸によって、レゲット=ガーグパラメータ$K_3$に対して1.703(4)の相関値が観測される。
これらの余剰はパリティ時間対称ハミルトニアンの例外点を越えて発生し、キュービットの非ユニタリでコヒーレントなダイナミクスに寄与する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 48.7576911714538
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum theory provides rules governing much of the microscopic world, and
among its counter-intuitive consequences are correlations that exceed the
bounds from local, classical theories. In two-level quantum systems - qubits -
unitary dynamics theoretically limit these spatiotemporal quantum correlations,
called Bell/Clauser-Horn-Shimony-Holt or Leggett-Garg inequalities, to
$2\sqrt{2}$ or 1.5 respectively. Experiments with state-of-the-art qubits have
approached the spatial, Bell and temporal, Leggett-Garg quantum correlation
bounds. Here, using a dissipative, trapped $^{40}$Ca$^+$ ion governed by a
two-level, non-Hermitian Hamiltonian, we observe temporal correlation values up
to 1.703(4) for the Leggett-Garg parameter $K_3$, clearly exceeding the
hitherto inviolable L\"{u}der's bound of 1.5. These excesses occur across the
exceptional point of the parity-time symmetric Hamiltonian responsible for the
qubit's non-unitary, coherent dynamics. Distinct evolution speeds for antipodal
qubit states, which violate the unified (Mendelstam-Tamm or Margolus-Levitin)
bound $\tau_{\textrm{QSL}}$ for the transit time based on quantum speed limit,
result in the super-quantum $K_3$ values observed over a wide parameter range.
Our results demonstrate that post-selected, coherent dynamics of non-Hermitian
Hamiltonians pave the way for enhanced quantum correlations that exceed
protocols based on unitary or dissipative dynamics.
- Abstract（参考訳）: 量子論は微視的な世界の大部分を支配する規則を提供し、その直観に反する結果には局所的な古典的理論の境界を超える相関がある。
2段階の量子システムでは、量子力学は理論的にこれらの時空間的量子相関をベル・クラウザー・ホーン・シモニー・ホルトあるいはレゲット・ガルグの不等式に制限し、それぞれ$2\sqrt{2}$ または 1.5 に制限する。
最先端の量子ビットを用いた実験は、空間的、ベルと時間的、レゲット=ガルグ量子相関境界に近づいた。
ここで、2段階の非エルミートハミルトニアンによって制御される散逸した$^{40}$ca$^+$ イオンを用いて、レゲット・ガーグパラメータ $k_3$ に対して 1.703(4) までの時間相関値を観測し、ヒッヘルト非可逆 l\"{u}der のバウンド 1.5 を明らかに上回っている。
これらの超過は、キュービットの非ユニタリでコヒーレントな力学に責任を持つパリティ時間対称ハミルトンの例外点を越えて起こる。
量子速度制限に基づくトランジット時間に対して$\tau_{\textrm{qsl}}$という統一された(mendelstam-tammまたはmargolus-levitin)値に違反する反基数量子ビット状態の異なる進化速度は、広いパラメータの範囲で観測される超量子量 $k_3$ となる。
その結果,非エルミート・ハミルトニアンのポスト選択されたコヒーレントダイナミクスは,一元的あるいは散逸的ダイナミクスに基づくプロトコルを超える量子相関の強化への道を開いた。
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