論文の概要: Quantum tomography of a third-order exceptional point in a dissipative trapped ion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.05870v1
- Date: Sun, 08 Dec 2024 09:33:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-10 14:54:09.858272
- Title: Quantum tomography of a third-order exceptional point in a dissipative trapped ion
- Title（参考訳）: 散逸性トラップイオン中の3次例外点の量子トモグラフィー
- Authors: Y. -Y. Chen, K. Li, L. Zhang, Y. -K. Wu, J. -Y. Ma, H. -X. Yang, C. Zhang, B. -X. Qi, Z. -C. Zhou, P. -Y. Hou, Y. Xu, L. -M. Duan,
- Abstract要約: 非エルミタン吸収分光法を用いてパリティ時間対称性破砕誘起3次例外点を実験的に観察した。
クエンチ力学によるパリティ時間対称性の破れに付随する本質的な3階リウヴィリア特異点を同定する。
我々の実験は、2段階以上の非エルミート現象を観測するために拡張することができ、量子情報技術に応用できる可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.21249883420319443
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- Abstract: The requirement for Hermiticity in quantum mechanics ensures the reality of energies, while the parity-time symmetry offers an alternative route to achieve this goal. Interestingly, in a three-level system, the parity-time symmetry-breaking can lead to a third-order exceptional point with distinctive topological properties and enhanced sensitivity. To experimentally implement this in open quantum systems, it is essential to introduce two well-controlled loss channels. However, the requirement for these two loss channels presents a challenge in experimental implementation due to the lack of methods to realize the dynamics governed by an effective non-Hermitian Hamiltonian. Here we address the challenge by employing two approaches to eliminate the effects of quantum jump terms so that the dynamics is governed by an effective non-Hermitian Hamiltonian in a dissipative trapped ion with two loss channels. Based on this, we experimentally observe the parity-time symmetry-breaking-induced third-order exceptional point through non-Hermitian absorption spectroscopy. In particular, we perform quantum state tomography to directly demonstrate the coalescence of three eigenstates into a single eigenstate at the exceptional point. Finally, we identify an intrinsic third order Liouvillian exceptional point associated with a parity-time symmetry breaking via quench dynamics. Our experiments can be extended to observe other non-Hermitian phenomena involving more than two levels and potentially find applications in quantum information technology.
- Abstract（参考訳）: 量子力学におけるエルミティシティの要求はエネルギーの現実を保証し、パリティ時対称性はこの目標を達成するための代替ルートを提供する。
興味深いことに、3段階のシステムでは、パリティ時対称性の破れは、特有の位相的性質と感度の強化を持つ3階の例外点につながる可能性がある。
オープン量子システムでこれを実験的に実装するには、2つのよく制御された損失チャネルを導入することが不可欠である。
しかし、これらの2つの損失チャネルの要件は、実効的な非エルミート・ハミルトニアンによって支配される力学を実現する方法が欠如していることから、実験的な実装において困難である。
ここでは、量子ジャンプ項の効果を排除するために2つのアプローチを採用することで、この課題に対処する。
これに基づいて, 非エルミタン吸収分光法を用いてパリティ時間対称性破砕誘導3次例外点を実験的に観察した。
特に、量子状態トモグラフィーにより、3つの固有状態の合体を直接、例外点における1つの固有状態に示す。
最後に、クエンチ力学によるパリティ時対称性の破れに付随する本質的な3階リウヴィリア例外点を同定する。
我々の実験は、2段階以上の非エルミート現象を観測するために拡張することができ、量子情報技術に応用できる可能性がある。
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