論文の概要: Thermal Quantum Correlations in Coupled Andreev Spin Qubits: Interplay of Superconducting Phase and Spin-Orbit Interaction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.24521v1
- Date: Mon, 27 Jul 2026 15:02:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-28 22:34:15.472514
- Title: Thermal Quantum Correlations in Coupled Andreev Spin Qubits: Interplay of Superconducting Phase and Spin-Orbit Interaction
- Title（参考訳）: 結合したアンドリーフスピン量子ビットの熱量子相関-超伝導相とスピン軌道相互作用の相互作用-
- Abstract要約: 有効 Andreev spin-qubit Hamiltonian により記述された2つの超伝導スピン量子ビット系の熱量子相関について検討する。
量子相関は温度の上昇とともに単調に減少するが、強いトンネルとスピン軌道相互作用はロバスト性を大幅に向上させる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8665975431697428
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate thermal quantum correlations in a system of two coupled superconducting spin qubits described by an effective Andreev spin-qubit Hamiltonian in the presence of spin-orbit interaction. Using Local Quantum Fisher Information (LQFI) and Local Quantum Uncertainty (LQU) as quantum-correlation quantifiers, we analyze the effects of the superconducting phase difference, tunneling amplitude, spin-orbit coupling, and temperature on the nonclassical properties of the system. Analytical expressions for the thermal density matrix are obtained and employed to evaluate both quantities. Our results show that quantum correlations decrease monotonically with increasing temperature, while stronger tunneling and spin-orbit interaction significantly enhance their robustness. Moreover, the superconducting phase introduces a pronounced periodic behavior through the modulation of the effective exchange couplings, leading to constructive and destructive interference regimes that strongly influence the correlations. By analyzing the energy spectrum of the effective Hamiltonian, we demonstrate that the enhancement of quantum correlations is closely associated with an increased energy gap between the ground and first excited states, which suppresses thermal excitations and stabilizes the correlated ground state. Furthermore, LQFI is consistently larger than LQU throughout the investigated parameter space, reflecting its higher sensitivity to quantum fluctuations and local parameter estimation. These findings reveal the microscopic mechanism governing thermal quantum correlations in Andreev spin qubits and highlight the important roles of phase engineering, spin-orbit interaction, and tunneling in protecting quantum resources in hybrid superconducting quantum devices.
- Abstract（参考訳）: スピン-軌道相互作用の存在下で有効なアンドレフスピン-量子ハミルトニアンによって記述された2つの結合超伝導スピン量子ビット系の熱量子相関について検討する。
局所量子フィッシャー情報 (LQFI) と局所量子不確かさ (LQU) を量子相関量子化器として用いて, 超伝導相差, トンネル振幅, スピン軌道結合, 温度が系の非古典的性質に与える影響を解析した。
熱密度行列の解析式を取得し、両方の量を評価する。
以上の結果から, 量子相関は温度上昇とともに単調に減少し, 強いトンネルとスピン軌道相互作用によりロバスト性は著しく向上した。
さらに、超伝導相は、効果的な交換結合の変調を通じて顕著な周期的挙動を導入し、相関に強く影響を与える建設的かつ破壊的な干渉機構をもたらす。
実効ハミルトニアンのエネルギースペクトルを解析することにより、量子相関の増強が基底と第1励起状態の間のエネルギーギャップの増大と密接に関連していることを示し、熱励起を抑制し、相関した基底状態を安定化させる。
さらに、LQFIは、調査されたパラメータ空間全体でLQUよりも一貫して大きく、量子ゆらぎに対する高い感度と局所パラメータ推定を反映している。
これらの知見は、アンドレーフスピン量子ビットにおける熱量子相関を制御している顕微鏡機構を明らかにし、ハイブリッド超伝導量子デバイスにおける量子資源の保護における位相工学、スピン軌道相互作用、トンネルの役割を強調した。
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