論文の概要: Preparing spin-squeezed states in Rydberg atom arrays via quantum optimal control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.07875v1
• Date: Thu, 10 Jul 2025 15:59:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-11 16:40:15.477211
• Title: Preparing spin-squeezed states in Rydberg atom arrays via quantum optimal control
• Title（参考訳）: 量子最適制御によるライドバーグ原子配列のスピンスクイーズ状態の準備
• Authors: Edison S. Carrera, Harold Erbin, Grégoire Misguich,
• Abstract要約: 本稿では,Rydberg原子配列におけるスピン列状態を生成する量子最適制御プロトコルを提案する。 我々は, 初期生成物を, 予め定義された磁化, スクイーズ軸を伴って, 高絡み合い, スピンスクイーズ状態に向けて操る時間依存パルス列を構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a quantum optimal control protocol to generate highly spin-squeezed states in Rydberg atom arrays coupled via Ising-type Van der Waals interactions. Using gradient-based optimization techniques we construct time-dependent pulse sequences that steer an initial product state toward highly entangled, spin-squeezed states with predefined magnetization and squeezing axes. We focus on the Wineland parameter $\xi_W^2$ to measure spin squeezing and our approach achieves near-optimal spin squeezing in one-dimensional ring arrays of up to $N=8$ spins, generating states with entanglement depths exceeding 6, and significantly outperforming conventional quench dynamics for all system sizes studied. Remarkably, optimized pulse sequences can be directly scaled to larger arrays without additional optimization, achieving a squeezing parameter as low as $\xi_W^2 = 0.227$ in systems containing $N=50$ spins. This work demonstrates the potential of quantum optimal control methods for preparing highly spin-squeezed states, opening pathways to enhanced quantum metrology.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Ising型Van der Waals相互作用を介して結合したRydberg原子配列の高スピン列状態を生成する量子最適制御プロトコルを提案する。 勾配に基づく最適化手法を用いて、予め定義された磁化とスクイージング軸を持つ、強い絡み合ったスピンスクイージング状態に向けて初期積状態を操る時間依存パルス列を構築する。 We focus to the Wineland parameter $\xi_W^2$ to measure spin queezing and our approach achieve near-optimal spin queezing in one-dimensional ring arrays of to $N=8$ spins, generated state with entanglement depths of 6, and significantly outperforming conventional quench dynamics for all system sizes。 注目すべきは、最適化されたパルスシーケンスは、追加の最適化なしにより大きな配列に直接スケールでき、$N=50$のスピンを含むシステムでは$\xi_W^2 = 0.227$のスクイーズパラメータを達成できることである。 この研究は、高スピンスクイーズ状態を作るための量子最適制御法の可能性を示し、拡張量子メトロジーへの経路を開く。

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