論文の概要: Thermodynamic Probes of Multipartite Entanglement in Strongly Interacting Quantum Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.03266v1
• Date: Wed, 05 Nov 2025 08:00:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-06 18:19:32.37949
• Title: Thermodynamic Probes of Multipartite Entanglement in Strongly Interacting Quantum Systems
• Title（参考訳）: 強い相互作用を持つ量子系における多粒子エンタングルメントの熱力学プローブ
• Authors: Harsh Sharma, Sampriti Saha, A. S. Majumdar, Manik Banik, Himadri Shekhar Dhar,
• Abstract要約: 量子多体系における多重粒子の絡み合いの定量化は基本的な課題である。 量子シミュレータの進歩により,グローバルなエルゴトロピーと局所的なエルゴトロピーを評価することによって,制約を回避する枠組みを提案する。 この定式化により、強い相互作用を持つ系の定常状態と時間進化状態の両方において、真のマルチパーティの絡み合いを正確に推定できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8481798330936975
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantifying multipartite entanglement in quantum many-body systems and hybrid quantum computing architectures is a fundamental yet challenging task. In recent years, thermodynamic quantities such as the maximum extractable work from an isolated system (the ergotropy) have allowed for entanglement measures that are operationally more accessible. However, these measures can be restrictive when applied to systems governed by Hamiltonians with strong collective or interparticle interactions. Motivated by advances in quantum simulators, we propose a framework that circumvents these restrictions by evaluating global and local ergotropy either through controlled quenching of interactions or by measuring suitable local observables only. We show that this formalism allows us to correctly estimate genuine multipartite entanglement in both stationary and time-evolved states of systems with strong interactions, including parametrized quantum states simulated on a quantum circuit with varying circuit depth and noise. We demonstrate its applicability to realistic physical models, namely, the Tavis-Cummings model, the three-level Dicke model, and the transverse-field Ising model, highlighting its potential as a versatile tool for characterizing entanglement in near-term quantum simulators.
• Abstract（参考訳）: 量子多体システムとハイブリッド量子コンピューティングアーキテクチャにおけるマルチパーティの絡み合いの定量化は、基本的かつ困難な課題である。 近年では、孤立系(エルゴトロピー)からの最大の抽出可能な仕事のような熱力学的量によって、操作的によりアクセスしやすいエンタングルメント対策が可能になっている。 しかし、これらの測度は、強い集合または粒子間相互作用を持つハミルトン人が支配するシステムに適用する場合に制限を受けることができる。 量子シミュレータの進歩によって動機づけられたこの枠組みは、相互作用の制御や適切な局所観測物のみを測定することによって、グローバルなエルゴトロピーとローカルなエルゴトロピーを評価することによって、これらの制約を回避する。 この定式化により、回路深度と雑音の異なる量子回路上でシミュレーションされたパラメタライズド量子状態を含む、強い相互作用を持つ系の定常状態と時間進化状態の両方において、真の多重粒子の絡み合いを正確に推定できることを示す。 本研究では,現実的な物理モデル,すなわちTavis-Cummingsモデル,Dickeモデル,および横フィールドIsingモデルに適用可能であることを示す。

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