論文の概要: Scalable spin squeezing from critical slowing down in short-range interacting systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.12514v1
- Date: Thu, 18 Apr 2024 21:29:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-22 16:44:29.220406
- Title: Scalable spin squeezing from critical slowing down in short-range interacting systems
- Title（参考訳）: 短距離相互作用系における臨界減速によるスケーラブルスピンスクイーズ
- Authors: Tommaso Roscilde, Filippo Caleca, Adriano Angelone, Fabio Mezzacapo,
- Abstract要約: 本稿では,2次元U(1)対称系において,短距離相互作用でもスケーラブルなスクイージングが実現可能であることを示す。
本研究は,量子シミュレーションと情報処理の多くの関連プラットフォームにおいて,潜在的な気象学的関心を持つ巨大な絡み合った状態を実現するための道を開くものである。
- 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: Long-range spin-spin interactions are known to generate non-equilibrium dynamics which can squeeze the collective spin of a quantum spin ensemble in a scalable manner, leading to states whose metrologically useful entanglement grows with system size. Here we show theoretically that scalable squeezing can be produced in 2d U(1)-symmetric systems even by short-range interactions, i.e. interactions that at equilibrium do not lead to long-range order at finite temperatures, but rather to an extended, Berezhinski-Kosterlitz-Thouless (BKT) critical phase. If the initial state is a coherent spin state in the easy plane of interactions, whose energy corresponds to a thermal state in the critical BKT phase, the non-equilibrium dynamics exhibits critical slowing down, corresponding to a power-law decay of the collective magnetization in time. This slow decay protects scalable squeezing, whose scaling reveals in turn the decay exponent of the magnetization. Our results open the path to realizing massive entangled states of potential metrological interest in many relevant platforms of quantum simulation and information processing -- such as Mott insulators of ultracold atoms, or superconducting circuits -- characterized by short-range interactions in planar geometries.
- Abstract（参考訳）: 長距離スピン-スピン相互作用は、量子スピンアンサンブルの集合スピンをスケーラブルな方法で絞る非平衡ダイナミクスを生成することが知られており、メトロジー的に有用な絡み合いがシステムサイズとともに増大する状態に繋がる。
ここでは、2d U(1)対称系において、平衡が有限温度で長距離秩序をもたらすのではなく、ベレジンスキー-コステリッツ-トゥーレス(英語版)(BKT)臨界相に繋がる相互作用によっても、スケーラブルなスクイージングが生成できることを理論的に示す。
初期状態が簡単な相互作用平面におけるコヒーレントスピン状態であり、そのエネルギーが臨界BKT相の熱状態に対応する場合、非平衡ダイナミクスは時間内の集団磁化の非規則的崩壊に対応する臨界減速を示す。
この緩やかな崩壊はスケーラブルなスクイーズを保護し、そのスケーリングによって磁化の減衰指数が明らかになる。
我々の結果は、量子シミュレーションや情報処理(超低温原子のモット絶縁体や超伝導回路など)の多くの関係するプラットフォームにおいて、潜在的に有意な覚醒状態の巨大な絡み合った状態を実現するための道を開く。
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