論文の概要: Witnessing genuine multipartite entanglement in phase space with controlled Gaussian unitaries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.26762v1
• Date: Thu, 30 Oct 2025 17:50:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-31 16:05:09.955846
• Title: Witnessing genuine multipartite entanglement in phase space with controlled Gaussian unitaries
• Title（参考訳）: 制御されたガウスユニタリを持つ位相空間における真の多部絡み合いの目撃
• Authors: Lin Htoo Zaw, Jiajie Guo, Qiongyi He, Shuheng Liu, Matteo Fadel,
• Abstract要約: 本稿では,現状実験プラットフォームにおける位相空間計測によるGME目撃者の実装手法を提案する。 制御パリティ,変位,ビームスプリッタ演算を用いた5つの具体的実装手法を提案する。 これらの方法は、回路/キャビティ量子電気力学、回路量子音響力学、トラップイオンや原子系にも容易に適用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7961972519572442
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many existing genuine multipartite entanglement (GME) witnesses for continuous-variable (CV) quantum systems typically rely on quadrature measurements, which is challenging to implement in platforms where the CV degrees of freedom can be indirectly accessed only through qubit readouts. In this work, we propose methods to implement GME witnesses through phase-space measurements in state-of-the-art experimental platforms, leveraging controlled Gaussian unitaries readily available in qubit-CV architectures. Based on two theoretical results showing that sufficient Wigner negativity can certify GME, we present five concrete implementation schemes using controlled parity, displacement, and beamsplitter operations. Our witnesses can detect paradigmatic GME states like the Dicke and multipartite $N00N$ states, which include the W states as a special case, and GHZ-type entangled cat states. We analyze the performance of these witnesses under realistic noise conditions and finite measurement resolution, showing their robustness to experimental imperfections. Crucially, our implementations require exponentially fewer measurement settings than full tomography, with one scheme requiring only a single measurement on auxiliary modes. The methods are readily applicable to circuit/cavity quantum electrodynamics, circuit quantum acoustodynamics, as well as trapped ions and atoms systems, where such dichotomic phase-space measurements are already routinely performed as native readouts.
• Abstract（参考訳）: 連続可変(CV)量子系に対する既存の真のマルチパーティ・エンタングルメント(GME)の目撃者の多くは、通常、二次的な測定に依存しており、CV自由度が間接的にアクセスできるプラットフォームでは、キュービットの読み出しによってのみ実装が困難である。 本研究では,現状実験プラットフォームにおける位相空間計測によるGME目撃者の実装手法を提案し,制御されたガウスユニタリをqubit-CVアーキテクチャで容易に利用できるようにした。 十分なウィグナー負性性がGMEを証明できることを示す2つの理論的結果に基づいて, 制御パリティ, 変位, ビームスプリッタ演算を用いた5つの具体的実装手法を提案する。 我々の目撃者は、Dickeやmultipartite $N00N$状態のようなパラダイム的なGME状態を検出することができる。 現実的な雑音条件と有限測定分解能下での目撃者の性能を解析し,実験上の不完全性に対するロバスト性を示す。 重要なことは、我々の実装はフルトモグラフィーよりも指数関数的に少ない測定設定を必要としており、1つのスキームは補助モードで1つの測定しか必要としない。 これらの方法は、回路/キャビティ量子電気力学、回路量子音響力学、トラップされたイオンや原子系にも容易に適用でき、このような二コトミック位相空間の測定は、既にネイティブな読み出しとして日常的に行われている。

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