論文の概要: Experimental demonstration of spontaneous symmetry breaking with emergent multi-qubit entanglement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.12567v2
- Date: Tue, 30 Jul 2024 01:16:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-31 21:23:40.268811
- Title: Experimental demonstration of spontaneous symmetry breaking with emergent multi-qubit entanglement
- Title(参考訳): 創発的多ビット絡み合いによる自然対称性の破れの実験的研究
- Authors: Ri-Hua Zheng, Wen Ning, Jia-Hao Lü, Xue-Jia Yu, Fang Wu, Cheng-Lin Deng, Zhen-Biao Yang, Kai Xu, Dongning Zheng, Heng Fan, Shi-Biao Zheng,
- Abstract要約: 自発的対称性破壊(SSB)は相転移の発生に不可欠である。
本稿では,Lipkin-Meshkov-GlickモデルにおけるSSBプロセスの実験的検討を行った。
対称性破壊領域におけるこれらの量子ビット間の観測された非古典的相関は、従来のSSBの記述を超えている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 10.791982177923412
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Spontaneous symmetry breaking (SSB) is crucial to the occurrence of phase transitions. Once a phase transition occurs, a quantum system presents degenerate eigenstates that lack the symmetry of the Hamiltonian. After crossing the critical point, the system is essentially evolved to a quantum superposition of these eigenstates until decoherence sets in. Despite the fundamental importance and potential applications in quantum technologies, such quantum-mechanical SSB phenomena have not been experimentally explored in many-body systems. We here present an experimental demonstration of the SSB process in the Lipkin-Meshkov-Glick model, governed by the competition between the individual driving and intra-qubit interaction. The model is realized in a circuit quantum electrodynamics system, where 6 Xmon qubits are coupled in an all-to-all manner through virtual photon exchange mediated by a resonator. The observed nonclassical correlations among these qubits in the symmetry-breaking region go beyond the conventional description of SSB, shedding new light on phase transitions for quantum many-body systems.
- Abstract(参考訳): 自発的対称性破壊(SSB)は相転移の発生に不可欠である。
相転移が起こると、量子系はハミルトニアンの対称性を欠いた退化固有状態を示す。
臨界点を越えた後、系は本質的にこれらの固有状態の量子重ね合わせに発展し、デコヒーレンスをセットする。
量子技術における基本的な重要性と潜在的な応用にもかかわらず、そのような量子力学のSSB現象は、多くの体系で実験的に研究されていない。
ここでは、個別の駆動とクォービット間相互作用の競合が支配するリプキン・メシュコフ・グリックモデルにおいて、SSB過程の実験的実証を示す。
このモデルは回路量子力学系において実現され、6つのXmon量子ビットが共振器によって媒介される仮想光子交換によって全対一に結合される。
対称性を破る領域におけるこれらの量子ビット間の観測された非古典的相関は、従来のSSBの記述を超え、量子多体系の相転移に新しい光を放つ。
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