論文の概要: Demonstration of tripartite cat states in two distinct classes of entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.12317v1
• Date: Tue, 14 Jul 2026 03:51:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-15 17:08:30.03115
• Title: Demonstration of tripartite cat states in two distinct classes of entanglement
• Title（参考訳）: 2種類の絡み合いにおける三部体猫状態の実証
• Abstract要約: 絡み合いは量子力学の基礎であり、量子計算に不可欠な資源である。 そこで我々は3つのマイクロ波共振器にまたがって符号化された三分極絡み猫の状態を実験的に実現した。 W-cat状態にあるがGHZ-cat状態には存在しないことを実験的に示すことで、異なる絡み合いクラスを検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Entanglement is a cornerstone of quantum mechanics and an essential resource for quantum computation, communication, and metrology. While bipartite entanglement is extensively studied, genuine multipartite entangled states remain largely inaccessible in the macroscopic continuous-variable domain. Here, we experimentally realize macroscopic tripartite entangled cat states of the two distinct classes with fundamentally inequivalent properties, namely GHZ-cat and W-cat states, encoded across three microwave resonators coupled to an ancillary superconducting transmon. We develop one-to-all conditional controls on the three oscillators by fully utilizing three energy levels of the transmon to generate these states in a single piece of hardware and employ an efficient subspace tomography protocol for state reconstruction. We obtain GHZ-cat and W-cat states with fidelities $0.83\pm0.02$ and $0.70\pm0.02$, respectively, certifying genuine multipartite entanglement among the three oscillators. We further validate the distinct entanglement classes by experimentally demonstrating that pairwise entanglement is present in the W-cat state but absent in the GHZ-cat state. Our technique for the on-demand generation and characterization of inequivalent classes of tripartite continuous-variable entanglement provides a valuable testbed for future studies of macroscopic many-body entanglement and fault-tolerant quantum information processing with multipartite bosonic codes.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いは量子力学の基礎であり、量子計算、通信、気象学に不可欠な資源である。 バイパルタイト絡み合いは広く研究されているが、真のマルチパルタイト絡み合い状態は、マクロ的な連続変数領域ではほとんどアクセスできない。 そこで我々は,GHZ-cat状態とW-cat状態の2つの異なるクラス,すなわちアシラリー超伝導トランスモンに結合した3つのマイクロ波共振器をコード化して,マクロな三部構造を持つ猫状態を実験的に実現した。 本研究では,トランスモンの3つのエネルギーレベルをフル活用して,1つのハードウェア上でこれらの状態を生成することで,3つの振動子の1対1条件制御を開発し,状態再構成に効率的な部分空間トモグラフィープロトコルを用いる。 GHZ-cat と W-cat をそれぞれ 0.83\pm0.02$ と $0.70\pm0.02$ とし、3 つの発振器間の真の多重粒子絡みを証明した。 さらに、W-cat状態にはペアエンタングルメントが存在するが、GHZ-cat状態には存在しないことを実験的に示すことで、異なるエンタングルメントクラスを検証した。 本手法は, マルチパーティタイトボソニック符号を用いた多体多体エンタングルメントとフォールトトレラント量子情報処理の今後の研究に有用なテストベッドを提供する。

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