Séparation efficace du quantique des corrélations classiques pour les états mixtes avec une charge fixe

Séparation efficace du quantique des corrélations classiques pour les états mixtes avec une charge fixe

Horodatage: 20 mars 2023 9:02

Christian Carisch1 et de Oded Zilberberg2

1Institut de physique théorique, ETH Zürich, CH-8093 Zürich, Suisse.
2Département de physique, Université de Constance, 78464 Constance, Allemagne.

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Abstract

L'intrication est la ressource clé des technologies quantiques et est à l'origine de phénomènes passionnants à plusieurs corps. Cependant, quantifier l'intrication entre deux parties d'un système quantique du monde réel est difficile lorsqu'il interagit avec son environnement, car ce dernier mélange le classique transfrontalier avec des corrélations quantiques. Ici, nous quantifions efficacement les corrélations quantiques dans de tels systèmes ouverts réalistes en utilisant le spectre d'enchevêtrement de l'espace opérateur d'un état mixte. Si le système possède une charge fixe, nous montrons qu'un sous-ensemble des valeurs spectrales code la cohérence entre différentes configurations de charge transfrontalières. La somme de ces valeurs, que nous appelons "cohérence de configuration", peut être utilisée comme quantificateur pour la cohérence transfrontalière. De manière cruciale, nous prouvons que pour les cartes de pureté non croissante, par exemple, les évolutions de type Lindblad avec des opérateurs de saut hermitiens, la cohérence de configuration est une mesure d'intrication. De plus, il peut être calculé efficacement à l'aide d'une représentation en réseau de tenseurs de la matrice de densité de l'état. Nous montrons la cohérence de configuration pour des particules sans spin se déplaçant sur une chaîne en présence de déphasage. Notre approche peut quantifier la cohérence et l'intrication dans un large éventail de systèmes et motive une détection efficace de l'intrication.

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Résumé populaire

Les systèmes quantiques peuvent devenir beaucoup plus corrélés que leurs homologues classiques. Ces corrélations, appelées intrication, sont la ressource clé des technologies quantiques actuelles et futures. Cependant, il est extrêmement difficile de quantifier l'intrication dans des systèmes quantiques réalistes car ils ont tendance à être en corrélation avec leur environnement. En conséquence, le système ouvert montre à la fois des corrélations classiques et quantiques. Dans ce travail, nous sommes capables de séparer les corrélations classiques des corrélations quantiques en supposant une symétrie de charge fixe supplémentaire dans le système. À cette fin, nous définissons une quantité facile à calculer, appelée cohérence de configuration, et prouvons qu'il s'agit d'un quantificateur d'intrication pour une large gamme de systèmes quantiques réalistes. Enfin, nous fournissons un algorithme pour calculer efficacement la cohérence de configuration pour les systèmes unidimensionnels.

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Cité par

[1] Lidia Stocker, Stefan H. Sack, Michael S. Ferguson et Oded Zilberberg, "Observables basés sur l'enchevêtrement pour les impuretés quantiques", Recherche sur l'examen physique 4 4, 043177 (2022).

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