論文の概要: Detecting high-dimensional entanglement in cold-atom quantum simulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.07413v1
- Date: Fri, 12 May 2023 12:32:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-15 13:10:36.314462
- Title: Detecting high-dimensional entanglement in cold-atom quantum simulators
- Title（参考訳）: 低温原子量子シミュレータにおける高次元絡み検出
- Authors: Niklas Euler and Martin G\"arttner
- Abstract要約: 本研究では, 格子状地中における低温原子のエンタングルメントスペクトル, あるいはエンタングルメント次元の幅を束縛する手法を提案する。
提案手法は典型的な実験ノイズ効果に対して頑健であり,最大8個の原子系における高次元エンタングルメント認証を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum entanglement has been identified as a crucial concept underlying many
intriguing phenomena in condensed matter systems such as topological phases or
many-body localization. Recently, instead of considering mere quantifiers of
entanglement like entanglement entropy, the study of entanglement structure in
terms of the entanglement spectrum has shifted into the focus leading to new
insights into fractional quantum Hall states and topological insulators, among
others. What remains a challenge is the experimental detection of such
fine-grained properties of quantum systems. The development of protocols for
detecting features of the entanglement spectrum in cold atom systems, which are
one of the leading platforms for quantum simulation, is thus highly desirable
and will open up new avenues for experimentally exploring quantum many-body
physics. Here we present a method to bound the width of the entanglement
spectrum, or entanglement dimension, of cold atoms in lattice geometries,
requiring only measurements in two experimentally accessible bases and
utilizing ballistic time-of-flight (ToF) expansion. Building on previous
proposals for entanglement certification for photon pairs, we first consider
entanglement between two atoms of different atomic species and later generalize
to higher numbers of atoms per species and multispecies configurations showing
multipartite high-dimensional entanglement. Through numerical simulations we
show that our method is robust against typical experimental noise effects and
thus will enable high-dimensional entanglement certification in systems of up
to 8 atoms using currently available experimental techniques.
- Abstract（参考訳）: 量子絡み合いは、トポロジカル位相や多体局在のような凝縮物質系における多くの興味深い現象の根底にある重要な概念として認識されている。
近年、絡み合いエントロピーのような絡み合いの単なる量子化子を考える代わりに、絡み合いスペクトルの観点からの絡み合い構造の研究は、分数量子ホール状態やトポロジカル絶縁体への新たな洞察へと焦点を移している。
残る課題は、量子系のそのような微細な性質を実験的に検出することである。
量子シミュレーションの主要なプラットフォームの一つである寒冷原子系における絡み合いスペクトルの特徴を検出するプロトコルの開発は、非常に望ましいものであり、量子多体物理学を実験的に探究するための新しい道を開くだろう。
本稿では, 格子ジオメトリーにおける寒冷原子のエンタングルメントスペクトル, エンタングルメント次元の幅を, 実験可能な2つのベースでのみ測定し, 弾道的飛行時間(tof)展開を利用する方法を提案する。
光子対の絡み合い認定に関する以前の提案に基づき、まず異なる原子種の2つの原子間の絡み合いを考察し、後に種ごとの原子数を増加させ、多種多様高次元絡み合いを示す多種構成を一般化する。
数値シミュレーションにより,本手法は典型的な実験ノイズ効果に対して頑健であり,現在利用可能な実験手法を用いて,最大8原子のシステムにおいて高次元の絡み合い認証が可能となることを示す。
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