論文の概要: Tripartite Entanglement in Multimode Cavity Quantum Electrodynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.11885v1
• Date: Wed, 16 Jul 2025 03:53:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-17 19:00:11.216698
• Title: Tripartite Entanglement in Multimode Cavity Quantum Electrodynamics
• Title（参考訳）: 多モードキャビティ量子力学における三部構造エンタングルメント
• Authors: Nishan Amgain, Mahir Rahman, Umar Arshad, Fernando Romero Consuegra, Emil Sayahi, Imran M. Mirza,
• Abstract要約: マルチモードキャビティ量子電磁力学における量子ビット間の三部構造絡みの発生と力学を数値的に検討する。 この結果は、絡み合いベースの量子ネットワークプロトコルと量子メモリの開発を約束している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.69303106863453
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: We numerically investigate the generation and dynamics of tripartite entanglement among qubits (quantum emitters or atoms) in multimode cavity quantum electrodynamics (cQED). Our cQED architecture features three initially unentangled excited two-level quantum emitters confined within a triangle-shaped multimode optical cavity, which later become entangled due to a Jaynes-Cummings-like interaction. Using the tripartite negativity measure of entanglement and fidelity with respect to the genuine tripartite entangled state (Greenberger-Horne-Zeilinger (or GHZ) state, to be precise), we analyze the impact of the number of cavity modes, qubit locations, and losses (spontaneous emission from qubits and photon leakage from the cavity mirrors) on the generated entanglement. Our key results include the presence of two kinds of retardation effects: one resulting from the time it takes for photons to propagate from one qubit to another, and the other to complete one round trip in the cavity. We observed these retardation effects only in multimode cavities, with the exciting possibility of controlling the collapse and revival patterns of tripartite entanglement by altering the qubit locations in the cavity. Furthermore, the impact of losses on the generated entanglement and the dependence of maximum entanglement on the total number of modes yield results that surpass those reported for single and two excitations. With recent advances in circuit quantum electrodynamics, these findings hold promise for the development of entanglement-based quantum networking protocols and quantum memories.
• Abstract（参考訳）: マルチモードキャビティ量子電磁力学(cQED)における量子ビット(量子エミッタまたは原子)間の三部構造絡みの発生とダイナミクスを数値的に検討する。 私たちのcQEDアーキテクチャは、最初は三角形の多モード光学キャビティに閉じ込められた2段階の励起量子エミッタが3つあり、後にJaynes-Cummingsのような相互作用によって絡み合うようになる。 真の三部構造交絡状態(Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状態)に対する三部構造負性度測定を用いて, 発生した交絡状態に対する共振モードの数, 立方体位置, 損失(立方体ミラーからの自発放出と光子漏れ)の影響を解析した。 ひとつは光子が1キュービットから別のキュービットへと伝播するのに要する時間と、もう一つは空洞での1ラウンドトリップを完了させる時間である。 マルチモードキャビティでのみこれらの遅延効果が観察され, キャビティ内のクビット位置を変化させることで, トリパルタイトエンタングルメントの崩壊と回復パターンを制御できる可能性が示唆された。 さらに、発生した絡み合いに対する損失の影響と最大絡み合いの依存性は、単一の励起と2回の励起で報告されたモデムの総数を上回る結果をもたらす。 回路量子力学の最近の進歩により、これらの発見は絡み合いベースの量子ネットワークプロトコルと量子メモリの開発を約束している。

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