論文の概要: Three-body interaction in a magnon-Andreev-superconducting qubit system: collapse-revival phenomena and entanglement redistribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.09697v1
• Date: Wed, 10 Dec 2025 14:44:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-11 15:14:53.558524
• Title: Three-body interaction in a magnon-Andreev-superconducting qubit system: collapse-revival phenomena and entanglement redistribution
• Title（参考訳）: Magnon-Andreev-superconducting qubit系における3体相互作用:崩壊-復活現象と絡み合い再分布
• Authors: Sheng Zhao, Peng-Bo Li,
• Abstract要約: 三体相互作用は、ペアワイズ物理学を超えた新しい量子現象を実現するための基礎となる。 磁気モード(YIG球)、アンドレフスピン量子ビット(ASQ)、超伝導量子ビット(SCQ)からなるハイブリッド量子アーキテクチャを提案する。 真の三部交絡は2つの立方体間の二部交絡に再分配され、その逆もまた、全交絡が保存されていることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.959817015002937
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Three-body interactions are fundamental for realizing novel quantum phenomena beyond pairwise physics, yet their implementation -- particularly among distinct quantum systems -- remains challenging. Here, we propose a hybrid quantum architecture comprising a magnonic mode (in a YIG sphere), an Andreev spin qubit (ASQ), and a superconducting qubit (SCQ), to realize a strong three-body interaction at the single-quantum level. Leveraging the spin-dependent supercurrent and circuit-integration flexibility of the ASQ, it is possible to engineer a strong tripartite coupling that jointly excites both qubits upon magnon annihilation (or excites magnons and SCQs upon ASQ deexcitation). Through analytical and numerical studies, we demonstrate that this interaction induces synchronized collapse and revival in qubit populations when the magnon is initially prepared in a coherent state. Notably, during the collapse region -- where populations remain static -- the entanglement structure undergoes a dramatic and continuous reorganization. We show that the genuine tripartite entanglement is redistributed into bipartite entanglement between the two qubits, and vice versa, with the total entanglement conserved. These phenomena, unattainable via two-body couplings, underscore the potential of three-body interactions for exploring intrinsically new quantum effects and advancing hybrid quantum information platforms.
• Abstract（参考訳）: 三体相互作用は、ペアワイズ物理学以外の新しい量子現象を実現するための基礎であるが、その実装は(特に異なる量子系の中で)難しいままである。 本稿では,マグノンモード(YIG球面),アンドレーフスピン量子ビット(ASQ),超伝導量子ビット(SCQ)からなるハイブリッド量子アーキテクチャを提案する。 ASQのスピン依存超電流および回路積分の柔軟性を活用して、マグノン消滅(またはASQ脱励起でマグノンとSCQを励起する)で両キュービットを共同励起する強い三部結合を設計することができる。 解析的および数値的研究により、この相互作用は、まずマグノンがコヒーレントな状態に準備されたときに、クビット集団の同期崩壊と回復を引き起こすことを示した。 特に、人口が静止している崩壊地域では、この絡み合い構造は劇的かつ継続的な再編成が行われる。 真の三部交絡は2つの立方体間の二部交絡に再分配され、その逆もまた、全交絡が保存されていることを示す。 これらの現象は、2体のカップリングによって達成不可能であり、本質的に新しい量子効果を探求し、ハイブリッドな量子情報プラットフォームを進化させる3体の相互作用の可能性を強調している。

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