1ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, Barcelona Institute of Science and Technology, 08860 Castelldefels (Barcelona), Spanien
2ICREA, s. Lluís Companys 23, 08010 Barcelona, Spanien
3Univ Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel, 38000 Grenoble, Frankrig
Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.
Abstrakt
Spin squeezing uligheder (SSI) repræsenterer et vigtigt værktøj til at undersøge kvantesammenfiltring blandt en samling af få-niveau atomer, og er baseret på kollektive spin målinger og deres fluktuationer. Men for atomare ensembler af spin-$j$-atomer og ultrakolde spinorgasser kan mange eksperimenter afbilde populationerne i alle Zeeman-underniveauer $s=-j, -j+1, prikker, j$, hvilket potentielt afslører finere træk ved kvantesammenfiltring ikke fanget af SSI. Her præsenterer vi en systematisk tilgang, der udnytter Zeeman-subniveau-populationsmålinger for at konstruere nye sammenfiltringskriterier og illustrerer vores tilgang til grundtilstande for spin-1 og spin-2 Bose-Einstein-kondensater. Ud over disse specifikke eksempler gør vores tilgang det muligt på en systematisk måde at udlede det optimale permutationelt-invariante sammenfiltringsvidne for et givet sæt af kollektive målinger i et ensemble af $d$-niveau kvantesystemer.
► BibTeX-data
► Referencer
[1] P. Bataille, A. Litvinov, I. Manai, J. Huckans, F. Wiotte, A. Kaladjian, O. Gorceix, E. Maréchal, B. Laburthe-Tolra og M. Robert-de Saint-Vincent. Adiabatisk spin-afhængig momentumoverførsel i en su($n$) degenereret fermi-gas. Phys. Rev. A, 102: 013317, juli 2020. 10.1103/PhysRevA.102.013317. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.102.013317.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.102.013317
[2] Rohit Prasad Bhatt, Jan Kilinc, Lilo Höcker og Fred Jendrzejewski. Stokastisk dynamik af nogle få natriumatomer i nærvær af en kold kaliumsky. Scientific Reports, 12 (1), feb 2022. ISSN 2045-2322. 10.1038/s41598-022-05778-8. URL http://dx.doi.org/10.1038/s41598-022-05778-8.
https://doi.org/10.1038/s41598-022-05778-8
[3] Thomas Chalopin, Chayma Bouazza, Alexandre Evrard, Vasiliy Makhalov, Davide Dreon, Jean Dalibard, Leonid A. Sidorenkov og Sylvain Nascimbene. Kvanteforbedret sansning ved hjælp af ikke-klassiske spintilstande af et stærkt magnetisk atom. Nature Communications, 9 (1), nov 2018. 10.1038/s41467-018-07433-1. URL https://doi.org/10.1038.
https://doi.org/10.1038/s41467-018-07433-1
[4] L. Chomaz, S. Baier, D. Petter, MJ Mark, F. Wächtler, L. Santos og F. Ferlaino. Kvantefluktuationsdrevet crossover fra et fortyndet bose-einstein-kondensat til en makrodråbe i en dipolær kvantevæske. Phys. Rev. X, 6: 041039, nov. 2016. 10.1103/PhysRevX.6.041039. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevX.6.041039.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.6.041039
[5] Tommaso Comparin, Fabio Mezzacapo og Tommaso Roscilde. Multipartite sammenfiltrede tilstande i dipolære kvantesimulatorer. Physical Review Letters, 129 (15), okt 2022a. 10.1103/physrevlett.129.150503. URL https://doi.org/10.1103.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.129.150503
[6] Tommaso Comparin, Fabio Mezzacapo og Tommaso Roscilde. Robust spin-klemning fra tårnet af stater af u(1)-symmetriske spin-hamiltonianere. Phys. Rev. A, 105: 022625, februar 2022b. 10.1103/PhysRevA.105.022625. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.105.022625.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.022625
[7] L.-M. Duan, JI Cirac og P. Zoller. Kvantesammenfiltring i spinor bose-einstein kondensater. Phys. Rev. A, 65: 033619, feb 2002. 10.1103/PhysRevA.65.033619. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.65.033619.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.65.033619
[8] Nils J. Engelsen, Rajiv Krishnakumar, Onur Hosten og Mark A. Kasevich. Klokke-korrelationer i spin-klemmede stater på 500 000 atomer. Phys. Rev. Lett., 118 (14): 140401, april 2017. 10.1103/PhysRevLett.118.140401. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.118.140401.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.140401
[9] Bertrand Evrard, An Qu, Jean Dalibard og Fabrice Gerbier. Fra mange-kropssvingninger til termalisering i en isoleret spinorgas. Phys. Rev. Lett., 126: 063401, feb 2021a. 10.1103/PhysRevLett.126.063401. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.063401.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.063401
[10] Bertrand Evrard, An Qu, Jean Dalibard og Fabrice Gerbier. Observation af fragmentering af et spinor bose-einstein kondensat. Science, 373 (6561): 1340-1343, 2021b. 10.1126/science.abd8206. URL https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.abd8206.
https://doi.org/10.1126/science.abd8206
[11] Irénée Frérot og Tommaso Roscilde. Kvantekritisk metrologi. Phys. Rev. Lett., 121: 020402, jul 2018. 10.1103/PhysRevLett.121.020402. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.121.020402.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.020402
[12] Irénée Frérot, Flavio Baccari og Antonio Acín. Afsløring af kvantesammenfiltring i mange-kropssystemer fra delvis information. arXiv preprint arXiv:2107.03944, 2021. https://doi.org/10.48550/arXiv.2107.03944. URL https:///arxiv.org/abs/2107.03944.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2107.03944
arXiv: 2107.03944
[13] Albert Frisch, Michael Mark, Kiyotaka Aikawa, Francesca Ferlaino, John L. Bohn, Constantinos Makrides, Alexander Petrov og Svetlana Kotochigova. Kvantekaos i ultrakolde kollisioner af gasfase-erbiumatomer. Nature, 507 (7493): 475–479, Mar 2014. ISSN 1476-4687. 10.1038/natur13137. URL http://dx.doi.org/10.1038/nature13137.
https:///doi.org/10.1038/nature13137
[14] Lucas Gabardos, Bihui Zhu, Steven Lepoutre, Ana Maria Rey, Bruno Laburthe-Tolra og Laurent Vernac. Afslapning af den kollektive magnetisering af et tæt 3d-array af interagerende dipolære $s=3$-atomer. Phys. Rev. Lett., 125: 143401, sep. 2020. 10.1103/PhysRevLett.125.143401. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.125.143401.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.143401
[15] IM Georgescu, S. Ashhab og Franco Nori. Kvantesimulering. Rev. Mod. Phys., 86: 153-185, Mar 2014. 10.1103/RevModPhys.86.153. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/RevModPhys.86.153.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.153
[16] Manuel Gessner, Augusto Smerzi og Luca Pezzè. Metrologisk ikke-lineær klemmeparameter. Phys. Rev. Lett., 122: 090503, Mar 2019. 10.1103/PhysRevLett.122.090503. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.122.090503.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.090503
[17] Kevin A. Gilmore, Matthew Affolter, Robert J. Lewis-Swan, Diego Barberena, Elena Jordan, Ana Maria Rey og John J. Bollinger. Kvanteforbedret sansning af forskydninger og elektriske felter med todimensionelle fangede ion-krystaller. Science, 373 (6555): 673-678, aug 2021. ISSN 1095-9203. 10.1126/science.abi5226. URL http://dx.doi.org/10.1126/science.abi5226.
https://doi.org/10.1126/science.abi5226
[18] CD Hamley, CS Gerving, TM Hoang, EM Bookjans og MS Chapman. Spinnematisk presset vakuum i en kvantegas. Nature Physics, 8 (4): 305–308, feb 2012. ISSN 1745-2481. 10.1038/nphys2245. URL http://dx.doi.org/10.1038/nphys2245.
https://doi.org/10.1038/nphys2245
[19] Holger Kadau, Matthias Schmitt, Matthias Wenzel, Clarissa Wink, Thomas Maier, Igor Ferrier-Barbut og Tilman Pfau. Observation af rosensweig-ustabiliteten af en kvanteferrofluid. Nature, 530 (7589): 194–197, feb 2016. ISSN 1476-4687. 10.1038/natur16485. URL http://dx.doi.org/10.1038/nature16485.
https:///doi.org/10.1038/nature16485
[20] Valentin Kasper, Daniel González-Cuadra, Apoorva Hegde, Andy Xia, Alexandre Dauphin, Felix Huber, Eberhard Tiemann, Maciej Lewenstein, Fred Jendrzejewski og Philipp Hauke. Universal kvanteberegning og kvantefejlkorrektion med ultrakolde atomblandinger. Quantum Science and Technology, 7 (1): 015008, 2021. 10.1088/2058-9565/ac2d39.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ac2d39
[21] Yuki Kawaguchi og Masahito Ueda. Spinor bose-einstein kondensater. Physics Reports, 520 (5): 253-381, 2012. ISSN 0370-1573. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2012.07.005. URL https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157312002098. Spinor Bose-Einstein kondenserer.
https:///doi.org/10.1016/j.physrep.2012.07.005
https:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157312002098
[22] Masahiro Kitagawa og Masahito Ueda. Klemmet spin tilstande. Phys. Rev. A, 47: 5138–5143, juni 1993. 10.1103/PhysRevA.47.5138. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.47.5138.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.47.5138
[23] Jia Kong, Ricardo Jiménez-Martínez, Charikleia Troullinou, Vito Giovanni Lucivero, Géza Tóth og Morgan W. Mitchell. Målingsinduceret, rumligt udvidet sammenfiltring i et varmt, stærkt interagerende atomsystem. Nature Communications, 11 (1), maj 2020. ISSN 2041-1723. 10.1038/s41467-020-15899-1. URL http://dx.doi.org/10.1038/s41467-020-15899-1.
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15899-1
[24] Philipp Kunkel, Maximilian Prüfer, Helmut Strobel, Daniel Linnemann, Anika Frölian, Thomas Gasenzer, Martin Gärttner og Markus K. Oberthaler. Rumligt fordelt multipartite sammenfiltring muliggør epr-styring af atomskyer. Science, 360 (6387): 413–416, 2018. 10.1126/science.aao2254. URL https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aao2254.
https://doi.org/10.1126/science.aao2254
[25] Philipp Kunkel, Maximilian Prüfer, Stefan Lannig, Rodrigo Rosa-Medina, Alexis Bonnin, Martin Gärttner, Helmut Strobel og Markus K. Oberthaler. Samtidig udlæsning af ikke-pendlende kollektive spin observerbare ud over standard kvantegrænsen. Phys. Rev. Lett., 123: 063603, aug 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.063603. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.123.063603.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.063603
[26] Karsten Lange, Jan Peise, Bernd Lücke, Ilka Kruse, Giuseppe Vitagliano, Iagoba Apellaniz, Matthias Kleinmann, Géza Tóth og Carsten Klempt. Sammenfiltring mellem to rumligt adskilte atomare tilstande. Science, 360 (6387): 416–418, 2018. 10.1126/science.aao2035. URL https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aao2035.
https://doi.org/10.1126/science.aao2035
[27] E. Lucioni, L. Tanzi, A. Fregosi, J. Catani, S. Gozzini, M. Inguscio, A. Fioretti, C. Gabbanini og G. Modugno. Dysprosium dipolært bose-einstein-kondensat med brede feshbach-resonanser. Phys. Rev. A, 97: 060701, juni 2018. 10.1103/PhysRevA.97.060701. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.97.060701.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.060701
[28] Xin-Yu Luo, Yi-Quan Zou, Ling-Na Wu, Qi Liu, Ming-Fei Han, Meng Khoon Tey og Li You. Generering af deterministisk sammenfiltring fra kørsel gennem kvantefaseovergange. Science, 355 (6325): 620–623, 2017. 10.1126/science.aag1106. URL https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aag1106.
https://doi.org/10.1126/science.aag1106
[29] Jian Ma, Xiaoguang Wang, CP Sun og Franco Nori. Kvantespinklemning. Physics Reports, 509 (2-3): 89-165, dec. 2011. 10.1016/j.physrep.2011.08.003. URL https://doi.org/10.1016.
https:///doi.org/10.1016/j.physrep.2011.08.003
[30] Guillem Müller-Rigat, Albert Aloy, Maciej Lewenstein og Irénée Frérot. Udledning af ikke-lineære mange-krop-klokke-uligheder fra gennemsnitlige to-krop-korrelationer: Systematisk tilgang til vilkårlige spin-$j$-ensembler. PRX Quantum, 2: 030329, august 2021. 10.1103/PRXQuantum.2.030329. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PRXQuantum.2.030329.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.030329
[31] Luca Pezzè, Augusto Smerzi, Markus K. Oberthaler, Roman Schmied og Philipp Treutlein. Kvantemetrologi med ikke-klassiske tilstande af atomare ensembler. Rev. Mod. Phys., 90: 035005, sep. 2018. 10.1103/RevModPhys.90.035005. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/RevModPhys.90.035005.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.90.035005
[32] Angelo Piga, Albert Aloy, Maciej Lewenstein og Irénée Frérot. Klokke-korrelationer ved ising kvantekritiske punkter. Phys. Rev. Lett., 123: 170604, okt. 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.170604. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.123.170604.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.170604
[33] An Qu, Bertrand Evrard, Jean Dalibard og Fabrice Gerbier. Undersøgelse af spin-korrelationer i et bose-einstein-kondensat nær enkeltatomniveauet. Phys. Rev. Lett., 125: 033401, juli 2020. 10.1103/PhysRevLett.125.033401. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.125.033401.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.033401
[34] Martin Ringbauer, Michael Meth, Lukas Postler, Roman Stricker, Rainer Blatt, Philipp Schindler og Thomas Monz. En universel qudit kvanteprocessor med fangede ioner. Nature Physics, 18 (9): 1053-1057, jul 2022. 10.1038/s41567-022-01658-0. URL https://www.nature.com/articles/s41567-022-01658-0.
https://doi.org/10.1038/s41567-022-01658-0
https:///www.nature.com/articles/s41567-022-01658-0
[35] Roman Schmied, Jean-Daniel Bancal, Baptiste Allard, Matteo Fadel, Valerio Scarani, Philipp Treutlein og Nicolas Sangouard. Klokke-korrelationer i et Bose-Einstein-kondensat. Science, 352 (6284): 441-444, april 2016. ISSN 0036-8075, 1095-9203. 10.1126/science.aad8665. URL http://science.sciencemag.org/content/352/6284/441.
https://doi.org/10.1126/science.aad8665
http://science.sciencemag.org/content/352/6284/441
[36] A. Sørensen, L.-M. Duan, JI Cirac og P. Zoller. Mange-partikel sammenfiltring med bose-einstein kondensater. Nature, 409 (6816): 63-66, jan 2001. 10.1038/35051038. URL https://doi.org/10.1038.
https:///doi.org/10.1038/35051038
[37] Anders S. Sørensen og Klaus Mølmer. Sammenfiltring og ekstrem spinklemning. Phys. Rev. Lett., 86: 4431–4434, maj 2001a. 10.1103/PhysRevLett.86.4431. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.86.4431.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.4431
[38] Anders S. Sørensen og Klaus Mølmer. Sammenfiltring og ekstrem spinklemning. Phys. Rev. Lett., 86: 4431–4434, maj 2001b. 10.1103/PhysRevLett.86.4431. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.86.4431.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.4431
[39] Géza Tóth, Christian Knapp, Otfried Gühne og Hans J. Briegel. Spinklemning og sammenfiltring. Phys. Rev. A, 79: 042334, april 2009. 10.1103/PhysRevA.79.042334. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.79.042334.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.79.042334
[40] A. Trautmann, P. Ilzhöfer, G. Durastante, C. Politi, M. Sohmen, MJ Mark og F. Ferlaino. Dipolære kvanteblandinger af erbium og dysprosium atomer. Phys. Rev. Lett., 121: 213601, nov. 2018. 10.1103/PhysRevLett.121.213601. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.121.213601.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.213601
[41] Giuseppe Vitagliano, Philipp Hyllus, Iñigo L. Egusquiza og Géza Tóth. Spin, der klemmer uligheder for vilkårligt spin. Phys. Rev. Lett., 107: 240502, dec. 2011. 10.1103/PhysRevLett.107.240502. URL https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.107.240502.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.107.240502
[42] Giuseppe Vitagliano, Iagoba Apellaniz, Iñigo L. Egusquiza og Géza Tóth. Spinklemning og sammenfiltring for et vilkårligt spin. Phys. Rev. A, 89: 032307, marts 2014. 10.1103/PhysRevA.89.032307. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.89.032307.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.89.032307
[43] Matthias Wenzel, Fabian Böttcher, Jan-Niklas Schmidt, Michael Eisenmann, Tim Langen, Tilman Pfau og Igor Ferrier-Barbut. Anisotrop superfluid opførsel af et dipolært bose-einstein-kondensat. Physical Review Letters, 121 (3), jul 2018. ISSN 1079-7114. 10.1103/physrevlett.121.030401. URL http:///dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.030401.
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.121.030401
[44] DJ Wineland, JJ Bollinger, WM Itano og DJ Heinzen. Sammenpressede atomtilstande og projektionsstøj i spektroskopi. Phys. Rev. A, 50: 67-88, juli 1994. 10.1103/PhysRevA.50.67. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.50.67.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.50.67
[45] Yi-Quan Zou, Ling-Na Wu, Qi Liu, Xin-Yu Luo, Shuai-Feng Guo, Jia-Hao Cao, Meng Khoon Tey og Li You. Slår den klassiske præcisionsgrænse med spin-1 dicke-tilstande på mere end 10,000 atomer. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115 (25): 6381–6385, juni 2018. ISSN 1091-6490. 10.1073/pnas.1715105115. URL http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1715105115.
https:///doi.org/10.1073/pnas.1715105115
Citeret af
Kunne ikke hente Crossref citeret af data under sidste forsøg 2022-12-29 15:38:34: Kunne ikke hente citerede data for 10.22331/q-2022-12-29-887 fra Crossref. Dette er normalt, hvis DOI blev registreret for nylig. På SAO/NASA ADS ingen data om at citere værker blev fundet (sidste forsøg 2022-12-29 15:38:34).
Dette papir er udgivet i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Ophavsretten forbliver hos de originale copyright-indehavere, såsom forfatterne eller deres institutioner.
