論文の概要: Deterministic preparation of entangled Dicke states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.22168v1
• Date: Sun, 23 Aug 2026 01:57:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-25 18:24:36.951126
• Title: Deterministic preparation of entangled Dicke states
• Title（参考訳）: 絡み合ったディック状態の決定論的準備
• Abstract要約: 分散キャビティにおける原子または量子ビットを用いた変形プログラム型ハミルトンプロトコルを提案する。 用意された状態がハイゼンベルク制限スケーリングによる量子センシングのリソースを提供することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5656461130656967
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Dicke states $|J=N/2,m\rangle$ of a collection of $N$ atoms were central to Dicke's theory of superradiance. Except for the fully polarized end states, they are entangled many-body states; in particular, the single-excitation Dicke state is the W state well known in quantum information science. However, deterministic preparation of Dicke states with a prescribed spin projection remains challenging, especially without relying on postselection or heralding. Here we present a detuning-programmed Hamiltonian protocol using atoms or qubits in a dispersive cavity subject to a coherent transverse drive. In the absence of the drive, the off-resonant cavity produces an effective collective-spin interaction. By combining this cavity-mediated interaction with the coherent drive, tuning the atom--drive detuning enables the protocol, in principle, to target any allowed Dicke state along the symmetric Dicke ladder. Starting from the transverse-drive ground state, adiabatic ground-state interpolation prepares the selected Dicke state by ramping down the drive strength while ramping up the cavity-mediated interaction. After preparation, tuning the cavity into resonance with the atoms or qubits provides a direct way to probe the collective-emission response of the prepared Dicke state. We discuss implementation with superconducting circuit QED and show that the prepared states, especially the central Dicke state with $m=0$, provide resources for quantum sensing with Heisenberg-limited scaling.
• Abstract（参考訳）: ディックは、N$原子の集まりの$|J=N/2,m\rangle$はディックの超放射性理論の中心であると述べている。 完全偏極状態を除くと、多くの体状態が絡み合っており、特に単一励起ディック状態は量子情報科学でよく知られたW状態である。 しかし、Dicke状態の所定のスピンプロジェクションによる決定論的準備は、特にポストセレクションやシーディングに頼らずに難しいままである。 ここでは、コヒーレントな横方向駆動を受ける分散キャビティにおける原子または量子ビットを用いた変形プログラム型ハミルトンプロトコルを提案する。 駆動がない場合、非共鳴キャビティは効果的な集団-スピン相互作用を生み出す。 この空洞を媒介とする相互作用をコヒーレントドライブと組み合わせることで、原子駆動のデチューニングを調整することで、原則として対称ディックはしごに沿って許容されるディック状態をターゲットにすることができる。 横方向駆動基底状態から始めて、断熱的基底状態補間は、キャビティ媒介相互作用を上昇させながら駆動強度を下げて選択されたディック状態を作成する。 準備後、空洞を原子や量子ビットとの共鳴に調整することで、準備されたディック状態の集団放出反応を直接探究することができる。 超伝導回路QEDによる実装について論じ,特に中央ディック状態が$m=0$で,ハイゼンベルク制限スケーリングによる量子センシングの資源を提供することを示す。

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