論文の概要: Entanglement generation via single-qubit rotations in a teared Hilbert
space
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.04507v1
- Date: Thu, 7 Dec 2023 18:29:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-08 13:45:05.392612
- Title: Entanglement generation via single-qubit rotations in a teared Hilbert
space
- Title（参考訳）: 破断ヒルベルト空間における単一量子回転による絡み合い生成
- Authors: Tao Zhang and Zhihao Chi and Jiazhong Hu
- Abstract要約: 我々は、裂いたヒルベルト空間において、大域的な1量子ビットの回転しか持たない任意の対称交絡状態を生成する。
また、1段階かごく少数のステップで、ほぼ一様の忠実度を持つ有用な状態の多様体を作成できることを例示する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.123727622625064
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose an efficient yet simple protocol to generate arbitrary symmetric
entangled states with only global single-qubit rotations in a teared Hilbert
space. The system is based on spin-1/2 qubits in a resonator such as atoms in
an optical cavity or superconducting qubits coupled to a metal microwave
resonator. By sending light or microwave into the resonator, it induces AC
Stark shifts on particular angular-momentum eigenstates (Dicke states) of
qubits. Then we are able to generate barriers that hinder transitions between
adjacent Dicke states and tear the original Hilbert space into pieces.
Therefore, a simple global single-qubit rotation becomes highly non-trivial,
and thus generates entanglement among the many-body system. By optimal control
of energy shifts on Dicke states, we are able to generate arbitrary symmetric
entangled states. We also exemplify that we can create varieties of useful
states with near-unity fidelities in only one or very few steps, including W
states, spin-squeezed states (SSS), and Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)
states. Particularly, the SSS can be created by only one step with a squeezing
parameter $\xi_R^2\sim1/N^{0.843}$ approaching the Heisenberg limit (HL). Our
finding establishes a way for universal entanglement generations with only
single-qubit drivings where all the multiple-qubit controls are integrated into
simply switching on/off microwave. It has direct applications in the
variational quantum optimizer which is available with existing technology.
- Abstract（参考訳）: ヒルベルト空間内の大域的な1量子ビット回転のみを持つ任意の対称な絡み合い状態を生成するための効率的で簡単なプロトコルを提案する。
このシステムは、光共振器内の原子や金属マイクロ波共振器に結合した超伝導量子ビットなどの共振器のスピン1/2量子ビットに基づいている。
光やマイクロ波を共振器に送ることで、クォービットの特定の角運動状態(ディック状態)に交流スタークシフトを誘導する。
そして、隣接するディック状態間の遷移を妨げる障壁を生成し、元のヒルベルト空間を断片化することができる。
したがって、単純な大域的な1量子ビット回転は非常に非自明になり、多体系間の絡み合いが生じる。
ディック状態のエネルギーシフトの最適制御により、任意の対称交絡状態を生成することができる。
また、W状態、スピンスクイーズ状態(SSS)、Greenberger-Horne-Zeilinger状態(GHZ)状態を含む、ごくわずかなステップで、ほぼ一様であるような有用な状態の多様を生成できることを示す。
特に、SSSは、ハイゼンベルク極限 (HL) に近づくために、squeezingパラメータ $\xi_R^2\sim1/N^{0.843}$ の1ステップで作成できる。
我々の発見は、全てのマルチキュービット制御を単にオン/オフマイクロ波に組み込む単一キュービット駆動による普遍的絡み合い生成の方法を確立している。
既存の技術で利用可能な変分量子オプティマイザに直接的な応用がある。
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