Regimes de emaranhamento multipartido induzidos por medição em sistemas de spin coletivo

Regimes de emaranhamento multipartido induzidos por medição em sistemas de spin coletivo

Carimbo de data / hora: 18 de janeiro de 2024 5h55
Nó Fonte: 3072675

Pablo M. Poggi1,2 e Manuel H. Muñoz-Arias3

1Departamento de Física, SUPA e Universidade de Strathclyde, Glasgow G4 0NG, Reino Unido
2Centro de Informação e Controle Quântico, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Novo México, Albuquerque, Novo México 87131, EUA
3Institut Quantique e Département de Physique, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Quebec, J1K 2R1, Canadá

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Sumário

Estudamos os efeitos concorrentes de medições coletivas generalizadas e embaralhamento induzido por interação na dinâmica de um conjunto de partículas spin-1/2 no nível das trajetórias quânticas. Esta configuração pode ser considerada análoga àquela que leva às transições induzidas por medição em circuitos quânticos. Mostramos que a interação entre dinâmicas unitárias coletivas e medições leva a três regimes de Informação Quântica Fisher (QFI) média, que é uma testemunha do emaranhamento multipartido, em função da força de monitoramento. Embora tanto as medições fracas quanto as fortes levem a uma extensa densidade de QFI (isto é, trajetórias quânticas individuais produzem estados exibindo a escala de Heisenberg), um regime intermediário de estados do tipo clássico emerge para todos os tamanhos de sistema onde a medição compete efetivamente com a dinâmica de embaralhamento e impede o desenvolvimento de correlações quânticas, levando a estados sub-limitados de Heisenberg. Caracterizamos esses regimes e os cruzamentos entre eles usando ferramentas numéricas e analíticas, e discutimos as conexões entre nossas descobertas, fases de emaranhamento em sistemas monitorados de muitos corpos e a transição quântica para clássica.

Resumo popular

Embora as interações dentro de um sistema quântico de muitos corpos tendam a gerar estados altamente correlacionados, a realização de medições locais normalmente tenderá a desembaraçar os diferentes subsistemas. Quando combinados, a interação entre esses dois efeitos muitas vezes leva a transições induzidas por medição, que separam duas fases estáveis ​​distintas: uma orientada pela interação, onde o emaranhamento é alto, e outra orientada pela medição, onde o emaranhamento é baixo. No entanto, diferentes tipos de medições podem levar a outros cenários e, muitas vezes, também gerar eles próprios emaranhamentos. Neste trabalho estudamos sistemas quânticos de muitos corpos onde tanto as interações quanto as medições ocorrem coletivamente e, portanto, geram um alto grau de emaranhamento se agirem separadamente. Mostramos que emerge uma competição não trivial entre esses dois atores, levando a configurações com muito baixo emaranhamento. Estes surgem quando as medições e interações são de força comparável, e mostramos que este fenômeno pode estar ligado ao mecanismo fundamental que explica o surgimento da dinâmica clássica do espaço de fase a partir de trajetórias quânticas.

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[68] Juan A Muniz, Diego Barberena, Robert J Lewis-Swan, Dylan J Young, Julia RK Cline, Ana Maria Rey e James K Thompson. “Explorando transições de fase dinâmicas com átomos frios em uma cavidade óptica”. Natureza 580, 602–607 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2224-x

[69] Zeyang Li, Boris Braverman, Simone Colombo, Chi Shu, Akio Kawasaki, Albert F. Adiyatullin, Edwin Pedrozo-Peñafiel, Enrique Mendez e Vladan Vuletić. “Interações coletivas spin-luz e spin-spin mediadas por luz em uma cavidade óptica”. PRX Quantum 3, 020308 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020308

[70] Ben Q. Baragiola, Leigh M. Norris, Enrique Montaño, Pascal G. Mickelson, Poul S. Jessen e Ivan H. Deutsch. “Interface tridimensional luz-matéria para compressão coletiva de spin em conjuntos atômicos”. Física. Rev. A 89, 033850 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.033850

[71] T. Holstein e H. Primakoff. “Dependência de Campo da Magnetização do Domínio Intrínseco de um Ferromagneto”. Revisão Física 58, 1098–1113 (1940).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.58.1098

Citado por

[1] Gianluca Passarelli, Xhek Turkeshi, Angelo Russomanno, Procolo Lucignano, Marco Schirò e Rosario Fazio, “Transição de fase induzida por medição livre de pós-seleção em gases atômicos acionados com decaimento coletivo”, arXiv: 2306.00841, (2023).

[2] Bo Xing, Xhek Turkeshi, Marco Schiró, Rosario Fazio e Dario Poletti, “Interações e integrabilidade em sistemas hamiltonianos fracamente monitorados”, arXiv: 2308.09133, (2023).

[3] Yu-Xin Wang, Alireza Seif e Aashish A. Clerk, “Descobrindo emaranhamento induzido por medição por meio de dinâmica adaptativa direcional e informações incompletas”, arXiv: 2310.01338, (2023).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2024-01-19 23:02:32). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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