論文の概要: Quantum degeneracy and spin entanglement in ideal quantum gases

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.15357v1
• Date: Sat, 27 Jan 2024 09:15:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-30 18:38:03.929055
• Title: Quantum degeneracy and spin entanglement in ideal quantum gases
• Title（参考訳）: 理想量子気体における量子縮退とスピン絡み合い
• Authors: Fatma Zouari Ahmed, Mohammed Tayeb Meftah, Tommaso Roscilde
• Abstract要約: 量子縮退は、量子力学から生じる理想量子気体の中心的な多体特性である。 スピン1/2理想ボース気体は絡み合い基準から明らかなエンタングルメントを持たないことを示す。 理想のスピン-1/2 フェルミ気体は、量子縮退する際の集団スピンのばらつきによって明らかにされるスピンの絡み合いを示す。
• 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 degeneracy is the central many-body feature of ideal quantum gases stemming from quantum mechanics. In this work we address its relationship to the most fundamental form of non-classicality in many-body system, i.e. many-body entanglement. We aim at establishing a quantitative link between quantum degeneracy and entanglement in spinful ideal gases, using entanglement witness criteria based on the variance of the collective spin of the spin ensemble. We show that spin-1/2 ideal Bose gases do not possess entanglement which can be revealed from such entanglement criteria. On the contrary, ideal spin-1/2 Fermi gases exhibit spin entanglement revealed by the collective-spin variances upon entering quantum degeneracy, due to the formation of highly non-local spin singlets. We map out the regime of detectable spin entanglement for Fermi gases in free space as well as in a parabolic trap, and probe the robustness of spin entanglement to thermal effects and spin imbalance. Spin entanglement in degenerate Fermi gases is amenable to experimental observation using state-of-the-art spin detection techniques in ultracold atoms.
• Abstract（参考訳）: 量子縮退は、量子力学から生じる理想量子気体の中心的な多体特性である。 本稿では,多体系における非古典性の最も基本的な形式,すなわち多体絡み合いとの関係について述べる。 スピンアンサンブルの集団スピンの分散に基づく絡み合いの証人基準を用いて,スピン状理想気体の量子縮退と絡み合いの定量的な関係を確立することを目的とする。 スピン1/2理想ボース気体はそのような絡み合い基準から明らかな絡み合いを持たないことを示す。 反対に、理想的なスピン1/2フェルミ気体は、非常に非局所的なスピン一重項の形成により、量子縮退状態に入るときの集合スピン分散によって明らかにスピンの絡み合いを示す。 自由空間および放物型トラップにおいて,フェルミガスの検出可能なスピン絡み合いの機構をマッピングし,熱的効果とスピン不均衡に対するスピン絡み合いのロバスト性を調べる。 縮退したフェルミ気体中のスピンの絡み合いは、超低温原子の最先端のスピン検出技術を用いて実験的に観察することができる。

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