1ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, Barcelona Institute of Science and Technology, 08860 Castelldefels (Barcelona), Spanien
2ICREA, sid. Lluís Companys 23, 08010 Barcelona, Spanien
3Univ Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel, 38000 Grenoble, Frankrike
Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.
Abstrakt
Spin squeezing inequalities (SSI) representerar ett viktigt verktyg för att undersöka kvant intrassling bland en samling av få-nivå atomer, och är baserade på kollektiva spin mätningar och deras fluktuationer. Ändå, för atomensembler av spin-$j$-atomer och ultrakalla spinorgaser, kan många experiment avbilda populationerna i alla Zeeman-undernivåer $s=-j, -j+1, prickar, j$, vilket potentiellt avslöjar finare drag av kvantentanglement inte fångad av SSI. Här presenterar vi ett systematiskt tillvägagångssätt som utnyttjar Zeeman-sublevel populationsmätningar för att konstruera nya intrasslingskriterier, och illustrerar vårt tillvägagångssätt på grundtillstånd för spin-1 och spin-2 Bose-Einstein-kondensat. Utöver dessa specifika exempel tillåter vårt tillvägagångssätt en att på ett systematiskt sätt sluta sig till det optimala permutations-invarianta intrasslingsvittnet för varje given uppsättning av kollektiva mätningar i en ensemble av $d$-nivå kvantsystem.
► BibTeX-data
► Referenser
[1] P. Bataille, A. Litvinov, I. Manai, J. Huckans, F. Wiotte, A. Kaladjian, O. Gorceix, E. Maréchal, B. Laburthe-Tolra och M. Robert-de Saint-Vincent. Adiabatisk spinnberoende momentumöverföring i en su($n$) degenererad fermigas. 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 och Fred Jendrzejewski. Stokastisk dynamik hos några natriumatomer i närvaro av ett kallt kaliummoln. 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 och Sylvain Nascimbene. Kvantförstärkt avkänning med hjälp av icke-klassiska spinntillstånd för en högmagnetisk 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 och F. Ferlaino. Kvantfluktuationsdriven korsning från ett utspätt bose-einstein-kondensat till en makrodroppe i en dipolär kvantvätska. 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 och Tommaso Roscilde. Multipartite intrasslade tillstånd i dipolära kvantsimulatorer. 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 och Tommaso Roscilde. Robust spinnklämning från tornet av stater av u(1)-symmetriska spinnhamiltonianer. Phys. Rev. A, 105: 022625, februari 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 och P. Zoller. Kvantintrassling i spinor bose-einstein kondensat. 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 och Mark A. Kasevich. Klockkorrelationer i spinnpressade tillstånd med 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 och Fabrice Gerbier. Från många kroppssvängningar till termalisering i en isolerad spinorgas. Phys. Rev. Lett., 126: 063401, februari 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 och Fabrice Gerbier. Observation av fragmentering av ett 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 och Tommaso Roscilde. Kvantkritisk metrologi. Phys. Rev. Lett., 121: 020402, juli 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 och Antonio Acín. Avtäckande kvantintrassling i många kroppssystem från partiell 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 och Svetlana Kotochigova. Kvantkaos i ultrakalla kollisioner av erbiumatomer i gasfas. Nature, 507 (7493): 475–479, Mar 2014. ISSN 1476-4687. 10.1038/nature13137. 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 och Laurent Vernac. Avslappning av den kollektiva magnetiseringen av en tät 3d-array av interagerande dipolära $s=3$-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 och Franco Nori. Kvantsimulering. Rev. Mod. Phys., 86: 153–185, mars 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 och Luca Pezzè. Metrologisk olinjär klämparameter. Phys. Rev. Lett., 122: 090503, mars 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 och John J. Bollinger. Kvantförstärkt avkänning av förskjutningar och elektriska fält med tvådimensionella fångade jonkristaller. 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 och MS Chapman. Spinnematiskt pressat vakuum i en kvantgas. 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 och Tilman Pfau. Att observera rosensweig-instabiliteten hos en kvantferrofluid. Nature, 530 (7589): 194–197, feb 2016. ISSN 1476-4687. 10.1038/nature16485. 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 och Philipp Hauke. Universell kvantberäkning och kvantfelskorrigering med ultrakalla atomblandningar. Quantum Science and Technology, 7 (1): 015008, 2021. 10.1088/2058-9565/ac2d39.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ac2d39
[21] Yuki Kawaguchi och Masahito Ueda. Spinor bose–einstein kondensat. 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 kondenserar.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2012.07.005
https: / / www.sciencedirect.com/ science / article / pii / S0370157312002098
[22] Masahiro Kitagawa och Masahito Ueda. Klämda spin tillstånd. 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 och Morgan W. Mitchell. Mätningsinducerad, spatialt utökad intrassling i ett hett, starkt interagerande 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 och Markus K. Oberthaler. Rumsligt fördelad flerdelad intrassling möjliggör epr-styrning av atommoln. 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 och Markus K. Oberthaler. Samtidig avläsning av icke-pendlande kollektiva spinn observerbara utöver standardkvantgränsen. 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 och Carsten Klempt. Intrassling mellan två rumsligt åtskilda atomlägen. 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 och G. Modugno. Dysprosium dipolärt bose-einstein-kondensat med breda 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 och Li You. Generering av deterministisk intrassling från körning genom kvantfasövergångar. 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 och Franco Nori. Quantum spin squeezing. 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 och Irénée Frérot. Att sluta sig till icke-linjära ojämlikheter i många kroppar från genomsnittliga tvåkroppskorrelationer: Systematiskt tillvägagångssätt för godtyckliga spin-$j$-ensembler. PRX Quantum, 2: 030329, augusti 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 och Philipp Treutlein. Kvantmetrologi med icke-klassiska tillstånd av atomära 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 och Irénée Frérot. Klockkorrelationer vid ising kvantkritiska 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 och Fabrice Gerbier. Undersöka spinkorrelationer i ett bose-einstein-kondensat nära singelatomnivån. 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 och Thomas Monz. En universell qudit kvantprocessor med fångade joner. 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 och Nicolas Sangouard. Klockkorrelationer i ett 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 och P. Zoller. Många-partikel intrassling med bose-einstein kondensat. 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 och Klaus Mølmer. Intrassling och extrem spinnklämning. 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 och Klaus Mølmer. Intrassling och extrem spinnklämning. 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 och Hans J. Briegel. Spinnklämning och intrassling. 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 och F. Ferlaino. Dipolära kvantblandningar av erbium- och dysprosiumatomer. 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 och Géza Tóth. Spinn pressar ojämlikheter för godtycklig 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 och Géza Tóth. Spinnklämning och intrassling för ett godtyckligt snurr. Phys. Rev. A, 89: 032307, mars 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 och Igor Ferrier-Barbut. Anisotropt superfluidbeteende hos ett dipolärt 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 och DJ Heinzen. Klämda atomtillstånd och projektionsbrus 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 och Li You. Slår den klassiska precisionsgränsen med spin-1 dicke-tillstånd på mer än 10,000 115 atomer. Proceedings of the National Academy of Sciences, 25 (6381): 6385–2018, juni 1091. ISSN 6490-10.1073. 1715105115/pnas.10.1073. URL http://dx.doi.org/1715105115/pnas.XNUMX.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1715105115
Citerad av
Det gick inte att hämta Crossref citerade data under sista försök 2022-12-29 15:38:34: Det gick inte att hämta citerade data för 10.22331 / q-2022-12-29-887 från Crossref. Detta är normalt om DOI registrerades nyligen. På SAO / NASA ADS Inga uppgifter om citerande verk hittades (sista försök 2022-12-29 15:38:34).
Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.
