Püsiv mittelokaalsus ülikülma aatomi keskkonnas

Püsiv mittelokaalsus ülikülma aatomi keskkonnas

Bradley Longstaff ja Jonatan Bohr Brask

Taani Tehnikaülikooli füüsika osakond, Fysikvej, 2800 kg. Lyngby, Taani

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Uurime mittelokaalseid kvantkorrelatsioone, mis tekivad mitme kahetasandilise lisandiaatomi vahel, mis on ühendatud ülikülma bosoongaasiga. Leiame, et lisandite alamsüsteemi keskkonnast põhjustatud dünaamika võib tekitada mittelokaalseid olekuid, mis on müra suhtes vastupidavad ja rikuvad projektiivsete spinnimõõtmiste tegemisel mitmeosalist Belli ebavõrdsust. Tõelist mitmeosalist mittelokaalsust täheldatakse ka kolme lisandi süsteemis. Näitame, et mitte-Markovi efektid ja sidususe püsimine lisandite alamsüsteemis on üliolulised mittelokaalsuse täieliku kadumise vältimiseks ning võimaldavad luua ja säilitada mittelokaalseid korrelatsioone pikema aja jooksul.

► BibTeX-i andmed

► Viited

[1] R. Horodecki, P. Horodecki, M. Horodecki ja K. Horodecki. "Kvantpõimumine". Rev. Mod. Phys. 81, 865–942 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.81.865

[2] R. Jozsa ja N. Linden. "Põimumise rollist kvantarvutuse kiirendamisel". Proc. R. Soc. London. A 459, 2011–2032 (2003).
https://​/​doi.org/​10.1098/​rspa.2002.1097

[3] V. Giovannetti, S. Lloyd ja L. Maccone. "Kvantmetroloogia". Phys. Rev. Lett. 96, 010401 (2006).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.96.010401

[4] A. Einstein, B. Podolsky ja N. Rosen. "Kas füüsilise reaalsuse kvantmehaanilist kirjeldust saab pidada täielikuks?" Phys. Rev. 47, 777–780 (1935).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRev.47.777

[5] J. Bell. "Einstein Podolski roosi paradoksist". Füüsika 1, 195–200 (1964).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[6] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani ja S. Wehner. "Kellade mittepaiksus". Rev. Mod. Phys. 86, 419–478 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.86.419

[7] B. Hensen, H. Bernien, A. Dréau jt. "Lünkadeta kella ebavõrdsuse rikkumine, kasutades elektronide spinni, mille vahe on 1.3 kilomeetrit". Nature 526, 682–686 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nature15759

[8] LK Shalm jt. “Kohaliku realismi tugev lünkadeta test”. Phys. Rev. Lett. 115, 250402 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.115.250402

[9] M. Giustina et al. "Kellateoreemi oluliste lünkadeta test takerdunud footonitega". Phys. Rev. Lett. 115, 250401 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.115.250401

[10] R. Colbeck. "Kvant- ja relativistlikud protokollid turvaliseks mitme osapoole arvutamiseks". Ph.D. Lõputöö, Cambridge'i Ülikool (2009). arXiv: 0911.3814 [kvant-ph].
arXiv: 0911.3814

[11] S. Pironio, A. Acín, S. Massar, A. Boyer de la Giroday, DN Matsukevich, P. Maunz, S. Olmchenk, D. Hayes, L. Luo, TA Manning ja C. Monroe. "Juhuslikud arvud, mis on kinnitatud kella teoreemiga". Nature 464, 1021–1024 (2010).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nature09008

[12] S. Pironio, A. Acín, N. Brunner, N. Gisin, S. Massar ja V. Scarani. "Seadmest sõltumatu kvantvõtmejaotus on kaitstud kollektiivsete rünnakute eest". Uus J. Phys. 11, 045021 (2009).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​4/​045021

[13] G. De Chiara ja A. Sanpera. Tõelised kvantkorrelatsioonid kvant-mitmekehasüsteemides: ülevaade hiljutistest edusammudest. Aruanded füüsika edenemise kohta 81, 074002 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​aabf61

[14] RF Werner. "Kvantolekud koos Einstein-Podolsky-Roseni korrelatsioonidega, mis lubavad peidetud muutuja mudelit". Phys. Rev. A 40, 4277 (1989).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.40.4277

[15] J. Barrett. "Mittejärjestikused positiivse operaatori väärtusega mõõtmised segatud segaolekutes ei riku alati kella ebavõrdsust." Phys. Rev. A 65, 042302 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.65.042302

[16] J. Tura, R. Augusiak, AB Sainz, T. Vértesi, M. Lewenstein ja A. Acín. "Mittelokaalsuse tuvastamine paljude kehade kvantolekutes". Science 344, 1256–1258 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.1247715

[17] Z. Wang, S. Singh ja M. Navascués. "Põimumine ja mittelokaalsus lõpmatutes 1d süsteemides". Phys. Rev. Lett. 118, 230401 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.118.230401

[18] DL. Deng. "Kellade mittelokaalsuse masinõppe tuvastamine kvant-mitmekehasüsteemides". Phys. Rev. Lett. 120, 240402 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.120.240402

[19] E. Oudot, JD. Bancal, P. Sekatski ja N. Sangouard. "Kahepoolne mittelokaalsus paljude kehade süsteemiga". New Journal of Physics 21, 103043 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab4c7c

[20] T Wasak ja J. Chwedeńczuk. "Bell ebavõrdsus, Einstein-Podolsky-Roseni juhtimine ja kvantmetroloogia spinor-Bose-Einsteini kondensaatidega". Phys. Rev. Lett. 120, 140406 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.120.140406

[21] M. Fadel ja J. Tura. "Kellade korrelatsioonid piiratud temperatuuril". Quantum 2, 107 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-11-19-107

[22] A. Piga, A. Aloy, M. Lewenstein ja I. Frérot. "Kellakorrelatsioonid kvantkriitiliste punktide määramisel". Phys. Rev. Lett. 123, 170604 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.170604

[23] A. Bene Watts, N. Yunger Halpern ja A. Harrow. "Mittelineaarne kella ebavõrdsus makroskoopiliste mõõtmiste jaoks". Phys. Rev. A 103, L010202 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.103.L010202

[24] I. Frérot ja T. Roscilde. "Mitmekehaliste kellade mittelokaalsuse tuvastamine mudelite lahendamise abil". Phys. Rev. Lett. 126, 140504 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.126.140504

[25] J. Kitzinger, X. Meng, M. Fadel, V. Ivannikov, K. Nemoto, WJ. Munro ja T. Byrnes. "Kellakorrelatsioonid jagatud kahe režiimiga kokkusurutud Bose-Einsteini kondensaadis". Phys. Rev. A 104, 043323 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.104.043323

[26] CHS Vieira, C. Duarte, RC Drumond ja M. Terra Cunha. "Kellade mittepaiksus paljude kehade kvantsüsteemides koos korrelatsioonide eksponentsiaalse vähenemisega". Brazilian Journal of Physics, 51, 1603–1616 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s13538-021-00998-1

[27] B. Kraus, HP Büchler, S. Diehl, A. Kantian, A. Micheli ja P. Zoller. "Põimunud olekute valmistamine kvantmarkovi protsesside abil". Phys. Rev. A 78, 042307 (2008).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.78.042307

[28] F. Verstraete, MM Wolf ja JI Cirac. "Kvantarvutus ja hajumisest juhitud kvantolekutehnoloogia". Nature Physics 17, 633–636 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nphys1342

[29] G. Vacanti ja A. Beige. "Aatomite jahutamine takerdunud olekutesse". Uus J. Phys. 11, 083008 (2009).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​8/​083008

[30] C. Aron, M. Kulkarni ja HE Türeci. "Ruumiliselt eraldatud kubittide püsiseisundi põimumine kvantvannitehnoloogia abil". Phys. Rev. A 90, 062305 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.90.062305

[31] S. Schneider ja GJ Milburn. "Põimumine kollektiivse-nurk-impulsi (dicke) mudeli püsiseisundis". Phys. Rev. A 65, 042107 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.65.042107

[32] HY Yuan, P. Yan, S. Zheng, QY He, K. Xia ja M. Yung. "Püsib kella oleku genereerimine magnoon-footoni sidestuse kaudu". Phys. Rev. Lett. 124, 053602 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.124.053602

[33] MB Plenio ja SF Huelga. "Valge müra segane valgus". Phys. Rev. Lett. 88, 197901 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.88.197901

[34] JB Brask, G. Haack, N. Brunner ja M. Huber. "Autonoomne kvantsoojusmasin püsiseisundi takerdumise tekitamiseks". Uus J. Phys. 17, 113029 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​11/​113029

[35] JB Brask, F. Clivaz, G. Haack ja A. Tavakoli. "Kasutuslik mitteklassikalisus minimaalsetes autonoomsetes soojusmasinates". Quantum 6, 672 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-03-22-672

[36] J. Zou, S. Zhang ja Y. Tserkovnyak. "Kell-oleku genereerimine spin-kubitite jaoks dissipatiivse sidestuse kaudu". Phys. Rev. B 106, L180406 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevB.106.L180406

[37] D. Jaksch, C. Bruder, JI Cirac, CW Gardiner ja P. Zoller. "Külmad bosooniaatomid optilistes võres". Phys. Rev. Lett. 81, 3108 (1998).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.81.3108

[38] F. Cosco, M. Borrelli, JJ Mendoza-Arenas, F. Plastina, D. Jaksch ja S. Maniscalco. "Bose-Hubbardi võre kui avatud kvantsüsteemide kontrollitav keskkond". Phys. Rev. A 97, 040101(R) (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.97.040101

[39] F. Caleffi, M. Capone, I. de Vega ja A. Recati. "Ebapuhtuse eemaldamine Bose-Hubbard mudelis". New J. Phys 23, 033018 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe080

[40] P. Haikka, S. McEndoo, G. De Chiara, GM Palma ja S. Maniscalco. "Teabevoo kvantifitseerimine, iseloomustamine ja juhtimine ülikülmades aatomigaasides". Phys. Rev. A 84, 031602(R) (2011).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.84.031602

[41] H.-P. Breuer, E.-M. Laine, ja J. Piilo. "Mõõtmine avatud süsteemide kvantprotsesside mittemarkovise käitumise määra jaoks". Phys. Rev. Lett. 103, 210401 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.103.210401

[42] S. McEndoo, P. Haikka, G. De Chiara, GM Palma ja S. Maniscalco. "Põimumise juhtimine ülikülmade aatomigaaside reservuaaritehnoloogia abil". Europhys. Lett. 101, 60005 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​101/​60005

[43] JI Cirac ja P. Zoller. "Kvantarvutused külmlõksu ioonidega". Phys. Rev. Lett. 74, 4091 (1995).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.74.4091

[44] K. Mølmer ja A. Sørensen. "Kuumade lõksu jäänud ioonide mitmeosakeste takerdumine". Phys. Rev. Lett. 82, 1835 (1999).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.82.1835

[45] A. Klein ja M. Fleischhauer. Lisandite aatomite interaktsioon bose-einsteini kondensaatides. Phys. Rev. A 71, 033605 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.71.033605

[46] J. Catani, G. Lamporesi, D. Naik, M. Gring, M. Inguscio, F. Minardi, A. Kantian ja T. Giamarchi. "Ühemõõtmelise bose gaasi lisandite kvantdünaamika". Phys. Rev. A 85, 023623 (2012).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.85.023623

[47] N. Spethmann, F. Kindermann, S. John, C. Weber, D. Meschede ja A. Widera. "Üksikute neutraalsete lisandiaatomite dünaamika, mis on sukeldatud ülikülma gaasi". Phys. Rev. Lett. 109, 235301 (2012).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.109.235301

[48] J. Catani, G. Barontini, G. Lamporesi, F. Rabatti, G. Thalhammer, F. Minardi, S. Stringari ja M. Inguscio. "Entroopiavahetus ülikülmade aatomite segus". Phys. Rev. Lett. 103, 140401 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.103.140401

[49] TJ Elliott ja TH Johnson. "Ülikülma aatomisüsteemi tiheduse vahendite, dispersioonide ja korrelatsioonide mittepurustav uurimine kubitist lisandite kaudu". Phys. Rev. A 93, 043612 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.93.043612

[50] M. Streif, A. Buchleitner, D. Jaksch ja J. Mur-Petit. "Külma aatomi süsteemide korrelatsioonide mõõtmine mitme kvantsondi abil". Phys. Rev. A 94, 053634 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.94.053634

[51] D. van Oosten, P. van der Straten ja HTC Stoof. "Kvantfaasid optilises võres". Phys. Rev. A 63, 053601 (2001).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.63.053601

[52] RF Werner ja MM Wolf. "Kõik mitmepoolsed kellakorrelatsiooni ebavõrdsused kahe dihhotoomse vaadeldava objekti kohta saidi kohta". Phys. Rev. A 64, 032112 (2001).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.64.032112

[53] M. Żukowski ja C. Brukner. "Belli teoreem üldiste n-qubit olekute jaoks". Phys. Rev. Lett. 88, 210401 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.88.210401

[54] G. Svetlitšnõi. "Kolme keha eristamine kahe keha mitteeraldavusest kellukese tüüpi ebavõrdsuse järgi". Phys. Rev. D 35, 3066 (1987).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevD.35.3066

[55] J.-D. Bancal, J. Barrett, N. Gisin ja S. Pironio. "Mitmeosalise mittelokaalsuse määratlused". Phys. Rev. A 88, 014102 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.88.014102

[56] ML Almeida, S. Pironio, J. Barrett, G. Tóth ja A. Acín. "Põimunud kvantolekute mittelokaalsuse mürakindlus". Phys. Rev. Lett. 99, 040403 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.99.040403

[57] S. Sarkar, S. McEndoo, D. Schneble ja AJ Daley. "Liikidevaheline põimumine lisandiaatomitega võregaasis". Uus J. Phys. 22, 083017 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab9fc1

[58] R. Horodecki, P. Horodecki ja M. Horodecki. "Kellade ebavõrdsuse rikkumine segatud spin-12 olekuga: vajalik ja piisav tingimus". Phys. Lett. A 200, 340 (1995).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(95)00214-N

[59] A. Miranowicz. "Kellade ebavõrdsuse rikkumine ja lagunevate werneri olekute takerdumine". Phys. Lett. A 327, 272 (2004).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.physleta.2004.05.001

[60] GM Palma, KA. Suominen ja AK Ekert. "Kvantarvutid ja hajutamine". Proc. R. Soc. London. A 452, 567–584 (1996).
https://​/​doi.org/​10.1098/​rspa.1996.0029

[61] MA Cirone, G. De Chiara, GM Palma ja A. Recati. "Bose-einsteini kondensaadiga ühendatud külmade aatomite kollektiivne dekoherentsus". Uus J. Phys. 11, 103055 (2009).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​10/​103055

[62] M. Bruderer ja D. Jaksch. "Bec faasi kõikumiste uurimine aatomi kvantpunktidega". New J. Phys, 8, 87 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​8/​6/​087

[63] KV Hovhannisyan, MR Jørgensen, GT Landi, AM Alhambra, JB Brask ja M. Perarnau-Llobet. "Optimaalne kvanttermomeetria jämedateraliste mõõtmistega". PRX Quantum 2, 020322 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.2.020322

[64] W. Magnus. "Diferentsiaalvõrrandite eksponentsiaallahendusest lineaaroperaatorile". Comm. Pure ja Appl. matemaatika. 7, 649 (1954).
https://​/​doi.org/​10.1002/​cpa.3160070404

[65] JF Clauser, MA Horne, A. Shimony ja RA Holt. "Kavandatud eksperiment kohalike peidetud muutujate teooriate testimiseks". Phys. Rev. Lett. 23, 880 (1969).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.23.880

Viidatud

Ei saanud tuua Ristviide viidatud andmete alusel viimase katse ajal 2023-01-26 13:40:56: 10.22331/q-2023-01-26-907 viidatud andmeid ei saanud Crossrefist tuua. See on normaalne, kui DOI registreeriti hiljuti. Peal SAO/NASA KUULUTUSED teoste viitamise andmeid ei leitud (viimane katse 2023-01-26 13:40:57).

Ajatempel:

Veel alates Quantum Journal