論文の概要: Scalable spin squeezing in two-dimensional arrays of dipolar large-$S$ spins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.05368v1
• Date: Mon, 11 Sep 2023 10:32:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-12 12:56:37.204930
• Title: Scalable spin squeezing in two-dimensional arrays of dipolar large-$S$ spins
• Title（参考訳）: 双極子大S$スピンの2次元配列におけるスケーラブルスピンスクイーズ
• Authors: Youssef Trifa, Tommaso Roscilde
• Abstract要約: スピンスピン相互作用は、コヒーレントスピン状態における非平衡ユニタリ進化に沿ってスケーラブルなスピンスクイーズをもたらすことを示す。 十分に小さな二次シフトの場合、スピンスクイージングダイナミクスは、パラダイム的一軸回転(OAT)モデルによって生成されるものに似ている。 OATライクなスケーリングによるスピンスクイーズは、2次シフトに対する長距離強磁性秩序の堅牢性によって保護されていることが示されている。
• 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: Controlling the quantum many-body state of arrays of qudits, possessing a large local Hilbert space, opens the path to a broad range of possibilities for many-particle entanglement, interesting both for fundamental quantum science, as well as for potential metrological applications. In this work we theoretically show that the spin-spin interactions realized in two-dimensional Mott insulators of large-spin magnetic atoms (such as Cr, Er or Dy) lead to scalable spin squeezing along the non-equilibrium unitary evolution initialized in a coherent spin state. An experimentally relevant perturbation to the collective squeezing dynamics is offered by a quadratic Zeeman shift, which leads instead to squeezing of individual spins. Making use of a truncated cumulant expansion for the quantum fluctuations of the spin array, we show that, for sufficiently small quadratic shifts, the spin squeezing dynamics is akin to that produced by the paradigmatic one-axis-twisting (OAT) model -- as expected from an effective separation between collective spin and spin-wave variables. Spin squeezing with OAT-like scaling is shown to be protected by the robustness of long-range ferromagnetic order to quadratic shifts in the equilibrium phase diagram of the system, that we reconstruct via quantum Monte Carlo and mean-field theory.
• Abstract（参考訳）: 大きな局所ヒルベルト空間を持つクウディッツの配列の量子多体状態の制御は、多くの粒子の絡み合いに対する幅広い可能性への道を開き、基本的な量子科学と潜在的メトロロジー応用の両方に興味深い。 本研究では、大スピン磁性原子(Cr、Er、Dy)の2次元モット絶縁体で実現されたスピン-スピン相互作用が、コヒーレントスピン状態で初期化された非平衡ユニタリ進化に沿ってスケーラブルなスピンスクイーズをもたらすことを理論的に示す。 集団のスクイージングダイナミクスに対する実験的に関連する摂動は二次ゼーマンシフトによって提供され、個々のスピンのスクイージングに繋がる。 スピンアレイの量子ゆらぎに対して、切り詰められた累積展開を用いることで、十分に小さな二次シフトに対して、スピンスクイージングダイナミクスは、集合スピンとスピン波変数の効果的な分離から期待される1軸回転(OAT)モデルによって生成されるものに似ていることを示す。 OATライクなスケーリングによるスピンスクイーズは、量子モンテカルロと平均場理論によって再構成されるシステムの平衡相図における2次シフトに対する長距離強磁性秩序の堅牢性によって保護される。

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