論文の概要: Theory of Scalable Spin Squeezing with Disordered Quantum Dipoles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.19781v1
• Date: Mon, 22 Dec 2025 19:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-24 19:17:49.633528
• Title: Theory of Scalable Spin Squeezing with Disordered Quantum Dipoles
• Title（参考訳）: 分散量子双極子を用いたスケーラブルスピンスクイーズの理論
• Authors: Avi Kaplan-Lipkin, Philip J. D. Crowley, Jonathan N. Hallén, Zilin Wang, Weijie Wu, Sabrina Chern, Chris R. Laumann, Lode Pollet, Norman Y. Yao,
• Abstract要約: 厳密に絞られたスピンポーラ点の絡み合いにより、限界を超える精度が達成される。 ダイヤモンド中の窒素空孔中心を分離するための実験的に実現可能な戦略は、スケーラブルなスピンスクイーズを可能にするのに十分であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.571549017595481
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin squeezed entanglement enables metrological precision beyond the classical limit. Understood through the lens of continuous symmetry breaking, dipolar spin systems exhibit the remarkable ability to generate spin squeezing via their intrinsic quench dynamics. To date, this understanding has primarily focused on lattice spin systems; in practice however, dipolar spin systems$\unicode{x2014}$ranging from ultracold molecules to nuclear spin ensembles and solid-state color centers$\unicode{x2014}$often exhibit significant amounts of positional disorder. Here, we develop a theory for scalable spin squeezing in a two-dimensional randomly diluted lattice of quantum dipoles, which naturally realize a dipolar XXZ model. Via extensive quantum Monte Carlo simulations, we map out the phase diagram for finite-temperature XY order, and by extension scalable spin squeezing, as a function of both disorder and Ising anisotropy. As the disorder increases, we find that scalable spin squeezing survives only near the Heisenberg point. We show that this behavior is due to the presence of rare tightly-coupled dimers, which effectively heat the system post-quench. In the case of strongly-interacting nitrogen-vacancy centers in diamond, we demonstrate that an experimentally feasible strategy to decouple the problematic dimers from the dynamics is sufficient to enable scalable spin squeezing.
• Abstract（参考訳）: スピン圧縮エンタングルメントは、古典的極限を超えたメートル法的精度を実現する。 連続対称性の破れのレンズを通して理解された双極子スピン系は、固有のクエンチ力学によってスピンスクイーズを生成する顕著な能力を示す。 しかし、実際には双極子スピン系$\unicode{x2014}$ranging from Ultracold molecules to nuclear spin ensembles and solid-state color center$\unicode{x2014}$often exhibit significant amount of positional disorder。 ここでは、量子双極子の2次元ランダムに希釈された格子におけるスケーラブルスピンスクイーズの理論を開発し、自然に双極子XXZモデルを実現する。 広範な量子モンテカルロシミュレーションにより、位相図を有限温度XY位、拡張スケーラブルなスピンスクイーズにより、障害とイジング異方性の両方の関数としてマッピングする。 障害が増加するにつれて、スケーラブルなスピンスクイーズがハイゼンベルク点付近でしか生き残らないことが分かる。 この挙動は, 希少な密結合二量体の存在によるものであり, システム後加熱を効果的に行うことが示唆された。 ダイヤモンド中の強く相互作用する窒素空孔中心の場合、問題のある二量体を力学から切り離す実験可能な戦略が、スケーラブルなスピンスクイーズを可能にするのに十分であることを示す。

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