論文の概要: Deterministic and programmable generation of mechanical multipartite entangled states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.18778v1
• Date: Tue, 13 Oct 2026 17:32:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-16 19:39:35.922321
• Title: Deterministic and programmable generation of mechanical multipartite entangled states
• Title（参考訳）: 機械的多部絡み合い状態の決定論的およびプログラム可能な生成
• Abstract要約: マルチモードのメカニカル共振器は、単一のデバイス内に密に充填された長寿命ボソニックモードを多数備えている。 そのような応用の多くはマルチパーティの絡み合いに依存しているが、決定論的機械的絡み合いは、これまでは主にモードのペアに限られてきた。 本研究では,高オーバトンバルク波共振器のフォノンモードにおける多粒子交絡状態の決定的およびプログラム的準備について述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6863755729554886
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Multimode mechanical resonators offer a large set of densely packed, long-lived bosonic modes within a single compact device, making them attractive for quantum simulation, quantum information processing, and quantum-enhanced sensing. Many such applications rely on multipartite entanglement, yet deterministic mechanical entanglement has so far been largely limited to pairs of modes. Here we demonstrate the deterministic and programmable preparation of multipartite entangled states among the phonon modes of a high-overtone bulk acoustic wave resonator coupled to a superconducting transmon qubit. By sequentially applying optimal-control-engineered isometries between the qubit and successive modes, we generate matrix product states of bond dimension two, including $W$, Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ), and cluster states. We fully characterize these states via quantum state tomography and certify genuine multipartite entanglement among up to four modes. We further demonstrate correlated-noise sensing by exploiting the complementary decoherence responses of the stored $W$ and GHZ states, isolating inter-mode phase correlations from local decoherence and placing quantitative bounds on collective dephasing. Our results establish a scalable approach to preparing multipartite entangled states in mechanical systems, with promising applications in multiparameter sensing and tests of quantum mechanics with massive objects.
• Abstract（参考訳）: マルチモードのメカニカル共振器は、単一のコンパクトデバイス内で、高密度に充填された長寿命ボソニックモードの大規模なセットを提供し、量子シミュレーション、量子情報処理、量子強調センシングに魅力的なものとなっている。 このような応用の多くはマルチパーティの絡み合いに依存しているが、決定論的機械的絡み合いはこれまでのところ2組のモードに限られている。 ここでは, 超伝導トランスモン量子ビットに結合した高オーバトンバルク波共振器のフォノンモードにおいて, 複数粒子の絡み合った状態の決定論的かつプログラム的に生成することを示す。 キュービットモードと逐次モードの間に最適制御工学的等長線を順次適用することにより、$W$、Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)、クラスター状態を含む結合次元2の行列積状態を生成する。 量子状態トモグラフィーによりこれらの状態を完全に特徴づけ、最大4つのモードで真のマルチパーティイト絡みを認証する。 さらに,保存した$W$およびGHZ状態の相補的デコヒーレンス応答を利用し,局所的デコヒーレンスからモード間位相相関を分離し,集団的デコヒーレンスに定量的なバウンダリを置くことで相関ノイズセンシングを実証した。 本研究は,マルチパラメータセンシングと大規模物体を用いた量子力学のテストにおいて有望な応用を期待して,メカニカルシステムにおけるマルチパーティント絡み状態の生成にスケーラブルなアプローチを確立した。

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