論文の概要: Genuine non-Gaussian entanglement of light and quantum coherence for an atom from noisy multiphoton spin-boson interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.10207v2
- Date: Tue, 24 Sep 2024 12:40:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-09 03:59:25.775727
- Title: Genuine non-Gaussian entanglement of light and quantum coherence for an atom from noisy multiphoton spin-boson interactions
- Title（参考訳）: ノイズ多光子スピン-ボソン相互作用による原子の光と量子コヒーレンスにおけるガウス的非ガウス的絡み合い
- Authors: Pradip Laha, P. A. Ameen Yasir, Peter van Loock,
- Abstract要約: 絡み合いと量子コヒーレンスは、量子技術の進歩において中心的な役割を果たす。
ここでは、2モードの多重光子Jaynes-Cummings (MPJC) モデルを考える。
エンタングルメントと量子コヒーレンスがどのように最適に生成され、その後に操作されるかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Harnessing entanglement and quantum coherence plays a central role in advancing quantum technologies. In quantum optical light-atom platforms, these two fundamental resources are often associated with a Jaynes-Cummings model description describing the coherent exchange of a photon between an optical resonator mode and a two-level spin. In a generic nonlinear spin-boson system, more photons and more modes will take part in the interactions. Here we consider such a generalization -- the two-mode multiphoton Jaynes-Cummings (MPJC) model. We demonstrate how entanglement and quantum coherence can be optimally generated and subsequently manipulated in experimentally accessible parameter regimes. A detailed comparative analysis of this model reveals that nonlinearities within the MPJC interactions produce genuinely non-Gaussian entanglement, devoid of Gaussian contributions, from noisy resources. More specifically, strong coherent sources may be replaced by weaker, incoherent ones, significantly reducing the resource overhead, though at the expense of reduced efficiency. At the same time, increasing the multiphoton order of the MPJC interactions expedites the entanglement generation process, thus rendering the whole generation scheme again more efficient and robust. We further explore the use of additional dispersive spin-boson interactions and Kerr nonlinearities in order to create spin coherence solely from incoherent sources and to enhance the quantum correlations, respectively. As for the latter, somewhat unexpectedly, there is not necessarily an increase in quantum correlations due to the augmented nonlinearity. Towards possible applications of the MPJC model, we show how, with appropriately chosen experimental parameters, we can engineer arbitrary NOON states as well as the tripartite W state.
- Abstract（参考訳）: ハーネスングの絡み合いと量子コヒーレンスは、量子技術の進歩において中心的な役割を果たす。
量子光-原子プラットフォームでは、これらの2つの基本資源はしばしば、光共振器モードと2レベルスピンの間の光子のコヒーレントな交換を記述するJaynes-Cummingsモデルに関連付けられている。
一般的な非線形スピンボソン系では、より多くの光子や多くのモードが相互作用に関与する。
ここでは、2モードの多重光子Jaynes-Cummings (MPJC) モデルを一般化する。
本研究では, エンタングルメントと量子コヒーレンスを最適に生成し, その後, 実験的に利用可能なパラメータ構造で操作する方法を示す。
このモデルの詳細な比較分析により、MPJC相互作用内の非線形性は、うるさい資源からガウス的貢献を欠いた真に非ガウス的絡みを生じることが明らかになった。
より具体的には、強いコヒーレントソースは、より弱く非コヒーレントなソースに置き換えられ、効率の低下を犠牲にして、リソースオーバーヘッドを著しく減少させる。
同時に、MPJC相互作用の多重光子次数が増加すると、絡み合い生成プロセスが速くなり、生成方式全体がより効率的で堅牢になる。
さらに、不整合源からのみスピンコヒーレンスを発生させ、それぞれ量子相関を強化するために、分散スピン-ボソン相互作用とKerr非線形性の利用について検討する。
後者については、やや意外なことに、強化された非線形性のために量子相関が必ずしも増加するとは限らない。
我々はMPJCモデルの応用に向けて、適切に選択された実験パラメータを用いて任意のNOON状態と三部分体W状態を設計する方法を示す。
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