論文の概要: Exponential onset of scalable entanglement via twist-and-turn dynamics in XY models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.08206v1
- Date: Thu, 10 Jul 2025 22:34:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-14 18:03:54.194469
- Title: Exponential onset of scalable entanglement via twist-and-turn dynamics in XY models
- Title（参考訳）: XYモデルにおけるツイスト・アンド・ターンダイナミクスによるスケーラブルな絡み合いの指数的オンセット
- Authors: Tommaso Roscilde, Meenu Kumari, Alexandre Cooper, Fabio Mezzacapo,
- Abstract要約: いわゆる「ツイスト・アンド・ターン」力学(TaT)が,スケーラブルなマルチパーティント絡みに到達するための重要な資源となることを示す。
双極子相互作用では、中間時の絡み合いのダイナミクスは熱化と完全に相反する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The efficient preparation of scalable multipartite entanglement is a central goal in the development of next-generation quantum devices. In this work, we show that the so-called ``twist-and-turn" (TaT) dynamics for interacting spin ensembles, generated by Hamiltonians with U(1)-symmetric interactions and with a transverse field, can offer an important resource to reach this goal. For models with sufficiently high connectivity, TaT dynamics exhibits two key features: 1) it features both scalable squeezing at short times, as well as quantum Fisher information with Heisenberg scaling at later times; and 2) scalable multipartite entanglement (up to Heisenberg scaling) is reached in a time growing only logarithmically with system size, associated with an exponential buildup of quantum correlations. These results can be shown exactly in the XY model with a Rabi field and infinite range interactions, and numerically in the case of spatially decaying XY interactions, such as dipolar interactions in two dimensions, provided that unstable spin-wave modes do not develop for large system sizes and/or strong fields. For dipolar interactions, the entanglement dynamics at intermediate times is completely at odds with thermalization; and it appears to saturate the maximum speed of entanglement buildup allowed by Lieb-Robinson bounds generalized to power-law interacting systems.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルなマルチパートエンタングルメントの効率的な準備は、次世代量子デバイスの開発における中心的な目標である。
この研究において、ハミルトニアンがU(1)対称相互作用と横場で生成したスピンアンサンブルを相互作用するいわゆる「twist-and-turn」(TaT)力学が、この目標を達成するための重要な資源となることを示す。
十分な接続性を持つモデルでは、TaT dynamicsには2つの重要な特徴がある。
1) 短時間でスケーラブルなスクイーズと、ハイゼンベルクのスケーリングによる量子フィッシャー情報の両方を特徴としている。
2) 拡張性のあるマルチパートの絡み合い(ハイゼンベルクのスケーリングまで)は、量子相関の指数的蓄積と関連する、システムサイズと対数的にのみ成長する時間で達成される。
これらの結果は、ラビ場と無限範囲の相互作用を持つXYモデルで正確に示され、2次元における双極子相互作用のような空間的に崩壊するXY相互作用の場合、不安定なスピン波モードは大きなシステムサイズや強磁場に対して発達しない。
双極子相互作用では、中間時の絡み合いのダイナミクスは熱化とは全く異なっており、リーブ・ロビンソン境界によって許される絡み合いの最大速度は、パワー-ロー相互作用系に一般化される。
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