論文の概要: Collective three-body interactions enable a robust quantum speedup

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06170v1
• Date: Fri, 05 Dec 2025 21:38:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.215696
• Title: Collective three-body interactions enable a robust quantum speedup
• Title（参考訳）: 集合的な3体相互作用は、堅牢な量子スピードアップを可能にする
• Authors: Haoqing Zhang, Anjun Chu, Chengyi Luo, Chitose Maruko, Eliot A. Bohr, James K. Thompson, Ana Maria Rey,
• Abstract要約: 集合的な3体相互作用(3BI)は、光学キャビティ内にロードされた$N$原子で実装可能である。 複雑なマルチパーティントの絡み合った状態を作る上で大きな利点がある。
• 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: We show that collective three-body interactions (3BIs), implementable with $N$ atoms loaded inside an optical cavity, offer a significant advantage for preparing complex multipartite entangled states. Firstly, they enable a speedup of order $\sim N$ in preparing generalized Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states, outperforming conventional methods based on all-to-all two-body Ising interactions. Secondly, they saturate the Heisenberg bound in phase estimation tasks using a time-reversal protocol realized through simple rotations and followed by experimentally accessible collective spin measurements. Lastly, compared with two-body interactions (2BIs), in the presence of cavity losses and single particle decoherence, 3BIs feature a high gain in sensitivity for moderate atom numbers and in large ensembles a fast entanglement generation despite constraints in parameter regimes where they are implementable.
• Abstract（参考訳）: 光学キャビティ内にロードされた$N$原子で実装可能な三体相互作用(3BIs)は、複雑な多粒子交絡状態を作成する上で大きな利点をもたらすことを示す。 まず、一般化されたグリーンベルガー・ホーネ・ザイリンガー状態(GHZ)を準備する際のオーダー$\sim N$の高速化を可能にし、オールツーツーボディのイジング相互作用に基づく従来の手法よりも優れている。 第二に、単純な回転によって実現された時間反転プロトコルを用いて、位相推定タスクにおけるハイゼンベルク境界を飽和させ、次いで実験で利用可能な集合スピン測定を行った。 最後に、空洞損失と単一粒子デコヒーレンスの存在下での2体相互作用(2BIs)と比較して、3BIsは中程度の原子数に対する感度が高く、大きなアンサンブルでは、実装可能なパラメータの制約にもかかわらず、高速なエンタングルメント生成を行う。

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