論文の概要: Accelerated creation of NOON states with ultracold atoms via counterdiabatic driving

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.17545v4
• Date: Thu, 14 Nov 2024 10:15:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-15 15:21:39.959161
• Title: Accelerated creation of NOON states with ultracold atoms via counterdiabatic driving
• Title（参考訳）: 反断熱駆動による超低温原子によるNOON状態の加速生成
• Authors: Simon Dengis, Sandro Wimberger, Peter Schlagheck,
• Abstract要約: 量子制御プロトコルは、N$超低温ボソニック原子を2つのモードで生成するために提案される。 この状態は、最初に全てのボソンが配置され、他の2つのモードと対称に結合された第3モードを用いて作成することができる。 この第3モードのエネルギーを他のモードのエネルギーレベルに調整することで、NOON状態の断熱的な生成が可能になる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: A quantum control protocol is proposed for the creation of NOON states with $N$ ultracold bosonic atoms on two modes, corresponding to the coherent superposition $\vert N,0\rangle + \vert 0,N\rangle$. This state can be prepared by using a third mode where all bosons are initially placed and which is symmetrically coupled to the two other modes. Tuning the energy of this third mode across the energy level of the other modes allows the adiabatic creation of the NOON state. While this process normally takes too much time to be of practical usefulness, due to the smallness of the involved spectral gap, it can be drastically boosted through counterdiabatic driving which allows for efficient gap engineering. We demonstrate that this process can be implemented in terms of static parameter adaptations that are experimentally feasible with ultracold quantum gases. Gain factors in the required protocol speed are obtained that increase exponentially with the number of involved atoms and thus counterbalance the exponentially slow collective tunneling process underlying this adiabatic transition. Besides optimizing the protocol speed, our NOON state preparation scheme achieves excellent fidelities that are competitive for practical applications.
• Abstract（参考訳）: 量子制御プロトコルは、2つのモードでN$ウルトラコールドボソニック原子を持つNOON状態を生成するために提案され、コヒーレントな重ね合わせ $\vert N,0\rangle + \vert 0,N\rangle$ に対応する。 この状態は、最初に全てのボソンが配置され、他の2つのモードと対称に結合された第3モードを用いて作成することができる。 この第3モードのエネルギーを他のモードのエネルギーレベルに調整することで、NOON状態の断熱的な生成が可能になる。 通常、このプロセスは実用性には時間がかかりすぎるが、関連するスペクトルギャップの小さいため、効率的なギャップ工学を可能にする反断熱駆動によって劇的に加速することができる。 このプロセスは、超低温量子ガスで実験的に実現可能な静的パラメータ適応の観点で実装可能であることを実証する。 要求されるプロトコル速度における利得因子は、関与する原子の数と指数関数的に増加し、したがって、この断熱遷移の根底にある指数関数的に遅い集団トンネル過程と相反する。 プロトコル速度の最適化に加えて,我々のNOON状態準備スキームは,実用上競争力のある優れた忠実性を実現する。

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