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/2402.13881v2
• Date: Mon, 24 Jun 2024 18:06:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-26 20:19:03.158981
• 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型絡み合いクラスと最小ノイズフィルタリング
• Authors: Boyu Gao, 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）: 1.243080988483032
• 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）: 古典的ノイズの存在下での量子相関の減少と歪みは、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において、様々な非効率性をもたらす。 混合量子状態の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}$IC)のクラスは、古典的相関と最適な絡み合い資源を包含した対数的負の絡み合い尺度が不変である純粋状態のものと類似した2モードのバイパルタイト絡み合い構造を示す。 このサブクラスは、検出プロセスのための2モードの絡み合い構造を保持する多体ガウス状態(\mathcal{N}$-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。 部分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で、最小ノイズフィルタリングプロセスは、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ために必要で十分で計算可能なように設計されている。 自由スカラー場真空の空間的領域へのこのプロセスの適用は、資源上界の改善に寄与し、局所検出器の配列で観測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しい理解を提供する。

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