쌍극성 Rydberg 원자 배열에서 확장 가능한 스핀 압착

네이처(2023)이 기사 인용

측정항목 세부정보

표준 양자 한계는 상관관계가 없는 입자의 앙상블로 달성할 수 있는 측정의 정밀도를 제한합니다. 근본적으로 이러한 한계는 양자 역학의 비통행 특성으로 인해 발생하며, 이는 종종 양자 투사 잡음이라고 하는 변동의 존재로 이어집니다. 양자 계측학은 표준 양자 한계를 넘어 측정의 정밀도를 향상시키기 위해 다체 시스템의 비고전적 상태를 사용합니다. 이를 위해 양자 투영 잡음의 모양을 바꿀 수 있습니다. 이 전략은 압착3,4이라고 알려져 있습니다. 다체 스핀 시스템의 맥락에서 일반적으로 구성 요소 간의 전체 상호 작용(예: 1축 비틀림 모델4)을 사용하여 스핀 압착의 구조화된 얽힘 특성을 생성합니다. 여기에서는 단거리 상호 작용, 특히 2차원 쌍극자 XY 모델이 확장 가능한 스핀 압착을 실현할 수 있다는 최근 이론적 연구6,7,8,9,10에 근거하여 예측을 살펴봅니다. 최대 N = 100개 원자의 쌍극 Rydberg 양자 시뮬레이터를 사용하여 극성화된 초기 상태의 급냉 역학이 시스템 크기를 최대 -3.5 ± 0.3dB까지 증가시키면서 향상되는 스핀 압착으로 이어진다는 것을 보여줍니다(검출을 수정하기 전). 오류 또는 수정 후 약 −5 ± 0.3dB). 마지막으로 우리는 두 가지 독립적인 개선 사항을 제시합니다. 첫째, 다단계 스핀 압착 프로토콜을 사용하면 약 1dB까지 압착을 더욱 향상시킬 수 있으며, 둘째, Floquet 엔지니어링을 활용하여 Heisenberg 상호 작용을 실현함으로써 수명을 연장할 수 있는 능력을 보여줍니다. 역학을 동결하여 압착된 상태.

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