論文の概要: Partial-transpose-guided entanglement classes and minimum noise filtering in many-body Gaussian quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.13881v1
• Date: Wed, 21 Feb 2024 15:49:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-02-22 14:39:50.760808
• Title: Partial-transpose-guided entanglement classes and minimum noise filtering in many-body Gaussian quantum systems
• Title（参考訳）: 多体ガウス量子系における部分遷移誘導絡み合いクラスと最小ノイズフィルタリング
• Authors: Boyu Gao and Natalie Klco
• Abstract要約: 純粋な状態のものと類似した2モードのバイパルタイト絡み構造は、多体ガウス量子状態のクラスで見られる。 これらの2つの絡み合いクラスは、スカラー場真空から捕獲されたイオン鎖の局所軸運動モードへの理論的および実験的応用に関係している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4685355149711303
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The reduction and distortion of quantum correlations in the presence of classical noise leads to varied levels of inefficiency in the availability of entanglement as a resource for quantum information processing protocols. While generically minimizing required entanglement for mixed quantum states remains challenging, a class of many-body Gaussian quantum states ($\mathcal{N}$IC) is here identified that exhibits two-mode bipartite entanglement structure, resembling that of pure states, for which the logarithmic negativity entanglement measure remains invariant upon inclusion of the classical correlations and optimal entanglement resources can be clearly quantified. This subclass is found to be embedded within a broader class of many-body Gaussian states ($\mathcal{N}$-SOL) that retain two-mode entanglement structure for detection processes. These two entanglement classes are relevant in theoretical and experimental applications from the scalar field vacuum to the local axial motional modes of trapped ion chains. Utilizing the subspace that heralds inseparability in response to partial transposition, a minimum noise filtering process is designed to be necessary, sufficient, and computable for determining membership in these classes of entanglement structure. Application of this process to spacelike regions of the free scalar field vacuum is found to improve resource upper bounds, providing new understanding of the entanglement required for the quantum simulation of quantum fields as observed by arrays of local detectors.
• Abstract（参考訳）: 古典的雑音の存在下での量子相関の低減と歪みは、量子情報処理プロトコルのリソースとしての絡み合いの可用性の非効率の様々なレベルをもたらす。 混合量子状態に必要な絡み合いを総じて最小化することは依然として困難であるが、多体ガウス量子状態(\mathcal{N}$IC)のクラスは、古典的相関と最適な絡み合い資源を包含した対数的負の絡み合い尺度が不変である純粋状態のものと類似した2モードの二部絡み合い構造を示すと同定される。 このサブクラスは、検出プロセスのための2モードの絡み合い構造を保持する多体ガウス状態(\mathcal{N}$-SOL)のより広いクラスに埋め込まれている。 これらの2つの絡み合いクラスは、スカラー場真空から捕捉イオン鎖の局所軸運動モードへの理論的および実験的応用に関係している。 部分的転位に応答して分離不能となる部分空間を利用することにより、これらの絡み合い構造のクラスのメンバーシップを決定するのに必要かつ十分かつ計算可能な最小ノイズフィルタリング処理を設計できる。 この過程を自由スカラー場真空の空間的領域に適用することで、資源上界が改善され、局所検出器の配列によって観察される量子場の量子シミュレーションに必要な絡み合いの新たな理解が得られる。

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