論文の概要: Supercoherence: Harnessing Long-Range Interactions to Preserve Collective Coherence in Disordered Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.06238v1
• Date: Fri, 08 Aug 2025 11:40:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-11 20:39:06.215368
• Title: Supercoherence: Harnessing Long-Range Interactions to Preserve Collective Coherence in Disordered Systems
• Title（参考訳）: 超コヒーレンス:障害系における集合コヒーレンス保存のための長距離相互作用のハーネス化
• Authors: Alexey Gorlach, Andrea Pizzi, Klaus Mølmer, Joseph Avron, Mordechai Segev, Ido Kaminer,
• Abstract要約: いくつかの長距離相互作用を導入することで、デコヒーレンスを緩和できることを示す。 超コヒーレンス(英語版)はコヒーレンスだけでなく、状態の他の全ての量子的性質を安定化させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Artificial quantum systems with synthetic dimensions enable exploring novel quantum phenomena difficult to create in conventional materials. These synthetic degrees of freedom increase the system's dimensionality without altering its physical structure, accessing higher-dimensional physics in lower-dimensional setups. However, synthetic quantum systems often suffer from intrinsic disorder, causing rapid decoherence that limits scalability, a major obstacle in quantum information science. Here, we show that introducing just a few long-range interactions can mitigate decoherence, creating persistent collective coherence in highly symmetric collective excited states. We term this universal phenomenon "supercoherence" and show its exceptional robustness against disorder up to a dynamical phase transition at critical interaction strength and disorder. Supercoherence stabilizes not only coherence but also all other quantum properties of the states, challenging traditional views on the inevitability of decoherence in disordered interacting quantum systems and suggesting new opportunities for quantum memory and information processing.
• Abstract（参考訳）: 合成次元を持つ人工量子系は、従来の材料で作るのが難しい新しい量子現象を探索することを可能にする。 これらの合成自由度は、物理構造を変えることなくシステムの次元性を高め、より低次元のセットアップで高次元物理学にアクセスする。 しかし、合成量子系は内在性障害に悩まされることが多く、量子情報科学における大きな障害であるスケーラビリティを制限する急激なデコヒーレンスを引き起こす。 ここでは、少数の長距離相互作用を導入することでデコヒーレンスを緩和し、高度に対称な集合的励起状態において永続的な集合的コヒーレンスを生み出すことを示す。 我々は、この普遍的な現象を「超コヒーレンス(supercoherence)」と呼び、その例外的な障害に対する頑健さを、臨界相互作用強度と障害における動的相転移まで示す。 超コヒーレンス(Supercoherence)は、コヒーレンスだけでなく、状態の他の全ての量子特性を安定化させ、乱れた相互作用量子系におけるデコヒーレンスの不必然性に対する従来の見解に挑戦し、量子メモリと情報処理の新しい機会を提案する。

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