論文の概要: Gap-Protected Heisenberg-Limited Squeezing with Locally Interacting Multi-Level Spins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.02314v1
• Date: Thu, 01 Oct 2026 18:00:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-06 00:14:30.036324
• Title: Gap-Protected Heisenberg-Limited Squeezing with Locally Interacting Multi-Level Spins
• Title（参考訳）: 局所干渉型マルチレベルスピンを用いたギャップ検出ハイゼンベルク制限スキーズ
• Abstract要約: 本稿では,マルチレベル(量子)スピンシステムにおけるスケーラブルでメロジカルに有用な絡み合いを生成するための一般的なメカニズムを示す。 オール・ツー・オール接続がない場合、ダイナミクスは一般に非コレクティブ有限モメンタムモードに漏れることに悩まされる。 局所$mathfraksu(D)$交換相互作用を導入することは、完全対称な集合多様体を保護するエネルギーギャップを確立することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: We demonstrate a general mechanism to generate scalable, metrologically useful entanglement in the form of generalized spin squeezing in multi-level (qudit) spin systems with power-law interactions. We demonstrate this for spin-changing dynamics, extending the physics of spin-nematic squeezing known from spinor BECs to spatially extended lattice geometries. In the absence of all-to-all connectivity, the dynamics generally suffers from leakage into non-collective finite-momentum modes, destroying Heisenberg scaling. We show that introducing local $\mathfrak{su}(D)$ exchange interactions establishes an energy gap that protects the fully symmetric collective manifold, suppressing non-collective excitations, and achieving Heisenberg scaling $ξ^2\propto1/N$ in one to three dimensions for any power-law exponent. We provide an analytical understanding of the mechanism via the analysis of the Bogoliubov excitation spectrum, and demonstrate its effectiveness via numerical simulations of the quantum many-body dynamics. Our findings more broadly apply to other spin-squeezing Hamiltonians, and directly generalize to larger internal spin dimensions. Our results provide a practical pathway towards scalable Heisenberg-limited qudit entanglement generation in experimental platforms such as arrays of (polar) molecules, magnetic atoms, and Rydberg atoms realizing multi-level spin systems.
• Abstract（参考訳）: 我々は,マルチレベル(量子)スピン系における一般化スピンスクイージングの形で,スケーラブルでメロジカルに有用な絡み合いを生成するための一般的なメカニズムを実証する。 スピン変換力学において、スピノルBECから知られているスピンネマティックスキューズの物理学を空間的に拡張された格子幾何学に拡張する。 オール・ツー・オール接続がない場合、ダイナミクスは一般に非コレクティブ有限モメンタムモードへのリークに悩まされ、ハイゼンベルクのスケーリングを破壊する。 局所的な$\mathfrak{su}(D)$交換相互作用を導入すると、完全対称な集合多様体を保護するエネルギーギャップが成立し、非共役励起が抑制され、ハイゼンベルクのスケールを1次元から3次元に拡張できることが示される。 本稿では,Bogoliubov励起スペクトルの解析によるメカニズムの解析的理解と,量子多体ダイナミクスの数値シミュレーションによる効果の実証を行う。 我々の発見は、他のスピンスクイージング・ハミルトン群にも広く適用され、より大きな内部スピン次元へ直接一般化される。 この結果から,多層スピン系を実現する実験プラットフォーム,例えば(極性)分子の配列,磁性原子,およびライドベルク原子などの実験プラットフォームにおいて,拡張性のあるハイゼンベルク制限クウディエンタングルメント生成への実践的な経路が得られた。

関連論文リスト

• Many-Body Physics from Spin-Phonon Coupling in Rydberg Atom Arrays [9.444751606547634]
  スピンフォノン結合を生じる光ツイーザに原子振動を取り入れた結果について検討する。 熱平衡系の系では、この結合が弱い駆動限界において新しい対称性を破る位相をもたらすことが分かる。 我々の結果は、最先端のRydberg原子配列実験で容易に検証できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-22T16:41:15Z)
• Exponential onset of scalable entanglement via twist-and-turn dynamics in XY models [41.94295877935867]
  いわゆる「ツイスト・アンド・ターン」力学(TaT)が,スケーラブルなマルチパーティント絡みに到達するための重要な資源となることを示す。 双極子相互作用では、中間時の絡み合いのダイナミクスは熱化と完全に相反する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-10T22:34:44Z)
• Site-resolved magnon and triplon dynamics on a programmable quantum dot spin ladder [1.451379135950017]
  我々はゲルマニウム量子ドットの配列を用いて、単一スピン励起(マグノン)と2スピン励起(トリプル)のダイナミクスをシミュレートする。 これらの手法を用いることで、マグノンとトリトンの両方、およびハイゼンベルク交換結合の様々な構成に対して量子ウォークプロットを再構築することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-10T10:22:43Z)
• Harnessing Chiral Spin States in Molecular Nanomagnets for Quantum Technologies [44.1973928137492]
  キラル量子ビットは、弱結合量子ビットではオフにできない常時オン相互作用を自然に抑制することを示した。 本研究は, スピンキラリティ工学を分子量子技術における2つのキラリティ量子ビットの絡み合いにおいて, 常時オン相互作用を緩和するための有望な戦略として確立した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-21T08:23:12Z)
• Spin Squeezing with Magnetic Dipoles [37.93140485169168]
  絡み合いは、ショットノイズ限界を超える量子センサーの測定精度を向上させることができる。 我々は、ほとんどの中性原子に固有の磁気双極子-双極子相互作用を利用してスピンスクイーズ状態を実現する。 エルビウム量子ガス顕微鏡における有限範囲スピン交換相互作用を用いて, メロジカルに有用なスクイージングの7.1dBを実現した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-11T18:42:13Z)
• Scalable spin squeezing in two-dimensional arrays of dipolar large-$S$ spins [0.0]
  スピンスピン相互作用は、コヒーレントスピン状態における非平衡ユニタリ進化に沿ってスケーラブルなスピンスクイーズをもたらすことを示す。 十分に小さな二次シフトの場合、スピンスクイージングダイナミクスは、パラダイム的一軸回転(OAT)モデルによって生成されるものに似ている。 OATライクなスケーリングによるスピンスクイーズは、2次シフトに対する長距離強磁性秩序の堅牢性によって保護されていることが示されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-11T10:32:24Z)
• Observation of anisotropy-independent magnetization dynamics in spatially disordered Heisenberg spin systems [0.0]
  本研究では, ハイゼンベルク XX-, XXZ- およびイジング・ハミルトンの磁化緩和力学におけるロバストな特徴を実験的に観察した。 小系の数値シミュレーションにおいて、これらのスピン対が運動の近似局所積分を構成することを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-16T17:44:49Z)
• Probing dynamics of a two-dimensional dipolar spin ensemble using single qubit sensor [62.997667081978825]
  ダイヤモンド結晶表面上の電子スピンの2次元アンサンブルにおける個々のスピンダイナミクスを実験的に検討した。 この不規則に緩やかな緩和速度は、強い力学障害の存在によるものであることを示す。 我々の研究は、強く相互作用する無秩序なスピンアンサンブルにおける量子熱化の微視的研究と制御への道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-21T18:00:17Z)
• Dynamic quantum-enhanced sensing without entanglement in central spin systems [1.9888283697653608]
  中心スピンが周囲のスピンと相互作用する量子多スピン系を提案する。 プローブ状態が製品状態である必要がある間、ハイゼンベルクのスケーリングに到達できることが分かる。 この結果から,現実的な量子中心スピン系において,動的量子強調センシング方式が実現可能であることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-30T15:24:21Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。