Effiziente Trennung von Quanten aus klassischen Korrelationen für gemischte Zustände mit fester Ladung

Neuauflage von Plato

Verfolger: 0

¹Institut für Theoretische Physik, ETH Zürich, CH-8093 Zürich, Schweiz.
²Fachbereich Physik, Universität Konstanz, 78464 Konstanz, Deutschland.

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Abstrakt

Verschränkung ist die Schlüsselressource für Quantentechnologien und die Wurzel spannender Vielteilchenphänomene. Die Quantifizierung der Verschränkung zwischen zwei Teilen eines realen Quantensystems ist jedoch eine Herausforderung, wenn es mit seiner Umgebung interagiert, da letztere grenzüberschreitende klassische mit Quantenkorrelationen vermischt. Hier quantifizieren wir effizient Quantenkorrelationen in solchen realistischen offenen Systemen unter Verwendung des Operatorraum-Verschränkungsspektrums eines gemischten Zustands. Wenn das System eine feste Ladung besitzt, zeigen wir, dass eine Teilmenge der Spektralwerte die Kohärenz zwischen verschiedenen grenzüberschreitenden Ladungskonfigurationen kodiert. Die Summe dieser Werte, die wir „Konfigurationskohärenz“ nennen, kann als Maß für die grenzüberschreitende Kohärenz verwendet werden. Entscheidend ist, dass wir beweisen, dass für nicht zunehmende Reinheitsabbildungen, zB Lindblad-artige Entwicklungen mit Hermiteschen Sprungoperatoren, die Konfigurationskohärenz ein Verschränkungsmaß ist. Darüber hinaus kann es unter Verwendung einer Tensornetzwerkdarstellung der Dichtematrix des Zustands effizient berechnet werden. Wir demonstrieren die Konfigurationskohärenz für spinlose Teilchen, die sich in Gegenwart von Dephasierung auf einer Kette bewegen. Unser Ansatz kann Kohärenz und Verschränkung in einer breiten Palette von Systemen quantifizieren und motiviert zu einer effizienten Verschränkungserkennung.

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Populäre Zusammenfassung

Quantensysteme können viel stärker korrelieren als ihre klassischen Gegenstücke. Diese Korrelationen, Verschränkung genannt, sind die Schlüsselressource für heutige und zukünftige Quantentechnologien. Es ist jedoch äußerst schwierig, die Verschränkung in realistischen Quantensystemen zu quantifizieren, da sie dazu neigen, mit ihrer Umgebung zu korrelieren. Als Ergebnis zeigt das offene System sowohl klassische als auch Quantenkorrelationen. In dieser Arbeit sind wir in der Lage, die klassische von der Quantenkorrelation zu trennen, wenn wir eine zusätzliche feste Ladungssymmetrie im System annehmen. Zu diesem Zweck definieren wir eine einfach zu berechnende Größe, die als Konfigurationskohärenz bezeichnet wird, und beweisen, dass sie ein Verschränkungsquantifizierer für ein breites Spektrum realistischer Quantensysteme ist. Schließlich stellen wir einen Algorithmus zur effizienten Berechnung der Konfigurationskohärenz für eindimensionale Systeme bereit.

► BibTeX-Daten

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Zitiert von

[1] Lidia Stocker, Stefan H. Sack, Michael S. Ferguson und Oded Zilberberg, „Verschränkungsbasierte Observablen für Quantenverunreinigungen“, Physical Review Research 4 4, 043177 (2022).

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