Entangling neutrons via successive scattering from a substrate
这封信详细介绍了一个简单的方案，通过连续散射从宏观样品纠缠两个中子。在零磁场下，纠缠度随样品尺寸的增大而减小。然而，通过施加场和调整中子的动量，可以实现相当程度的纠缠，而不管样品的大小。
2008-08-18 quant-ph
Sequentially generated entanglement, macroscopicity and squeezing in a spin chain
我们研究了一维自旋量子比特链上的最近邻二体纠缠产生的量子态。在这样一组操作的单次扫描之后，系统有效地由具有与自旋量子位相同的虚拟维度的矩阵乘积状态（MPS）来描述。我们采用MPS的显式形式计算局部观测量的期望值和两点关联函数，并利用所得结果研究集体观测量的涨落。通过所谓的宏观性和集体自旋变量的压缩性质，他们见证了链中的量子关联和多粒子纠缠。宏观性只发生在整个链，如果最近的邻居相互作用是最大的纠缠，而最近的邻居粒子之间的有限的，顺序的相互作用导致压缩的集体自旋。
2017-10-12 quant-ph
Entangling microscopic defects via a macroscopic quantum shuttle
在微观世界中，各种类型的纳米尺度的二能级系统，如囚禁离子、原子和光子，都可以实现多体纠缠。在从微米到毫米的宏观尺度上，最近的实验已经证实了超导约瑟夫森结电子量子线路的二分和三分纠缠。通过构建混合量子系统来弥合这些差异很大的长度尺度仍然具有挑战性。这样做可以允许在量子线路中操纵由宏观上大的距离分开的单个微观物体的纠缠。在这里，我们报告的诱导相干相互作用的两个本征二能级（TLS）之间形成的原子级缺陷在固体通过超导相位量子比特的实验演示。可调谐超导电路充当在两个微观TLS之间传递量子信息的穿梭机。我们提出了一个详细的实验和理论之间的比较，并找到了很好的协议在很宽的参数范围。然后，我们使用理论模型来研究量子系统的三个组件之间的纠缠的创建和运动。
2011-02-24 cond-mat.supr-con quant-ph
Entangling mechanical vibrations of two massive ferrimagnets by fully exploiting the nonlinearity of magnetostriction
宏观物体运动中的量子纠缠无论在基础研究还是量子技术中都具有重要意义。在这里，我们展示了如何纠缠的机械振动模式的两个大规模的亚铁磁体放置在同一个微波腔。每个亚铁磁体支持由磁致伸缩力耦合的磁振子模式和低频振动模式。两个磁振子模分别通过磁偶极相互作用耦合到微波腔。我们首先在亚铁磁体-1的振动模和亚铁磁体-2的磁振子模之间产生一个稳态的非局域纠缠态。这是通过用强红失谐微波场连续驱动亚铁磁体1来实现的，而纠缠是通过利用磁力学参数下转换和腔-磁振子状态交换相互作用来实现的。然后，我们关闭亚铁磁体-1上的泵，同时打开亚铁磁体-2上的红色失谐脉冲驱动器。后一种驱动器用于激活磁机械分束器相互作用，其交换亚铁磁体-2的磁振子和机械状态。因此，先前产生的声子-磁振子纠缠被转移到两个亚铁磁体的机械模式。该工作提供了一种制备两个大质量物体机械运动纠缠态的方案，可以在利用宏观纠缠态的各种研究中找到应用。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling two magnon modes via magnetostrictive interaction
提出了一种在腔磁力学系统中实现两个磁振子模纠缠的方案。这两种磁振子模体现为两个宏观亚铁磁体中大量自旋的集体运动，并通过磁偶极相互作用耦合到单个微波腔模。我们表明，通过激活一个亚铁磁体中的非线性磁致伸缩相互作用，实现驱动磁振子模式与强红失谐微波场，两个磁振子模式可以准备在纠缠态。这种纠缠是利用磁振子-声子非线性耦合和磁振子-腔场线性耦合实现的，并且是稳定的，对温度具有鲁棒性。两个大质量亚铁磁体中的纠缠磁振子模代表了真正的宏观量子态，可能在宏观量子力学研究和基于磁振子的量子信息处理中有应用。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Compilation of Entangling Gates for High-Dimensional Quantum Systems
迄今为止，大多数量子计算架构原生地支持多值逻辑，尽管通常以二进制方式操作。多值量子处理器可以获得更丰富的量子纠缠形式，这有望显着提高量子设备的性能和实用性。然而，利用这种硬件所需的大部分理论以及相应的设计方法仍然不够，并且量子位的推广并不简单。一个特别的挑战是将量子线路编译成由最先进的量子硬件支持的原生量子门的集合。在这项工作中，我们通过引入一个完整的工作流程来解决这一挑战，将任何两个qudit幺正编译成一个任意的本地门集。案例研究证明了两者的可行性，所提出的方法以及相应的实现（可在https：//github.com/cda-tum/qudit-entanglement-compilation免费获得）。
2023-01-10 quant-ph
Heralded entangling quantum gate via cavity-assisted photon scattering
我们从理论上研究了两个相同原子在两种不同的结构下，即两个原子被限制在同一个腔中或被囚禁在局部分离的腔中，通过腔辅助光子散射产生的预示纠缠.我们的协议是由一个非常简单和优雅的单步过程，其关键机制是一个受控的相位翻转门实现的单光子碰撞单面腔。特别地，当原子局域在远程腔中时，我们引入了单步并行量子线路，而不是文献中广泛采用的串行过程。我们还表明，这种并联电路可以直接应用于纠缠两个宏观原子云。这里提出的两个协议预测高纠缠度的成功概率接近统一的国家的最先进的参数。在其他应用中，我们的建议和它的扩展到多原子腔系统的一步走向量子网络，特别是量子态转移，量子隐形传态和非局域量子存储器的合适的路线。
2017-10-18 quant-ph
Cavity assisted generation of sustainable macroscopic entanglement of ultracold gases
展望了两个空间分离的原子玻色-爱因斯坦凝聚体之间实现持续纠缠的前景。该系统的设置包括两个冷凝物加载在一个光晶格，这反过来，是限制在一个高Q光学谐振器。该系统由外部激光器驱动，该激光器照射原子，使得光子可以散射到腔中。在超辐射阶段的腔场的建立，我们表明，新兴的腔介导的两个凝聚体之间的相互作用是能够纠缠，尽管光子损失。这种宏观原子纠缠在整个时间演化过程中持续存在，除了突然死亡/出生的情况。利用一个辅助光子模，并将其耦合到两个凝聚体的集体求积中，我们证明了辅助光子模的压缩与原子纠缠成正比，因此它可以作为宏观纠缠的探测场。
2015-06-30 quant-ph
Exploiting Quench Dynamics in Spin Chains for Distant Entanglement and Quantum Communication
我们提出了一种方法，纠缠显着的远端自旋链使用最小的控制。如果晶格具有最近邻XXZ相互作用，则这种远距离单个自旋之间的纠缠仅通过利用具有Neel阶的初始混合态的动力学来实现。不需要控制单个自旋，也不需要设计耦合或全局脉冲。该方法只需要一个初始的非绝热开关（淬火）之间的两个哈密尔顿其次是第二哈密尔顿的演变。该计划是强大的随机性的耦合以及有限的适当的淬火，并可能在各种实验装置中实施，从原子在光晶格约瑟夫森结阵列。
2009-07-13 quant-ph
Macroscopic Entanglement by Entanglement Swapping
我们提出了一个方案，纠缠两个微机械振荡器。该方案利用辐射压力的量子效应，它是基于一种新的应用纠缠交换，其中标准的光学测量用于产生纯机械纠缠。该方案首先解决了任意两体高斯态之间的纠缠交换问题，并给出了简单的输入输出公式。
2006-10-12 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Entangling a quantum system to disentangle its parts
Universität Siegen（锡根大学）；Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）；ICREA（加泰罗尼亚高级研究院）；University of Gdansk（格但斯克大学）
研究提出阈值纠缠态，探讨其在量子网络中分布纠缠资源的可能性，证明四和七量子比特系统中存在此类态，并改进了纠缠和魔法的界限，表明八量子比特系统中不存在此类态。
2026-09-23 quant-ph
Entangling independent particles by path identity
本文利用光子对来源的不可区分性和路径同一性，证明独立粒子无需相互作用、既有纠缠或 Bell 态测量即可建立纠缠，并有望降低量子网络资源需求。
2024-12-04 quant-ph
Entangling ferrimagnetic magnons with an atomic ensemble via opto-magnomechanics
本文提出在YIG晶体中利用光磁力学构型，通过光力与磁力冷却及参量下转换的协同作用，实现原子系综与磁振子的稳态宏观纠缠，并进一步展示原子、磁振子和声子的真正三体纠缠。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Entangling light field with mechanical resonator at high temperature
本文研究了如何在高温下实现广受关注的光机纠缠。与以往的实验和理论研究不同，我们发现，将蓝失谐的连续波泵浦场应用于腔光机械系统可以实现相当程度的量子纠缠，这对于已知的物理系统在高温下获得通常是具有挑战性的。诱导的压缩型相互作用和现有的退相干之间的竞争导致在动力学不稳定的制度稳定的纠缠。与忽略光机械耦合系统的热退相干的标准相比，存在纠缠的条件要宽松得多。在高分辨边带系统中，得到了任意温度下纠缠度的解析表达式，并给出了参数空间中存在或不存在纠缠边界的简单关系式。所研究的蓝失谐连续波驱动场方案可以大大简化宏观量子态的光机纠缠的产生。我们的研究还回答了两个具有根本意义的开放问题：（1）在热退相干条件下，系统避免失去量子纠缠的条件是什么？(2)是否有可能通过增加使子系统纠缠的相互作用来保持热环境中的纠缠？
2017-04-26 quant-ph
Manipulating mesoscopic multipartite entanglement with atom-light interfaces
在辅助光系统中测量两个宏观原子系综之间的纠缠态，已被证明是实现量子存储和量子态传输的一种有效方法。在这里，我们调查的可行性，这样的方法产生，操纵和检测真正的多体纠缠之间的介观原子系综。我们的结果以一种非平凡的方式推广了[B]中实验报道的两个宏观气体样品之间的EPR纠缠。Julsgaard，A. Kozhekin和E. Polzik，Nature { \bf 413}，400（2001）].我们发现，在现实条件下，第二个正交的光脉冲与原子样品相互作用，可以修改，甚至逆转的纠缠行动的第一个离开样品在一个可分离的状态。
2010-02-16 quant-ph
Quantum repeater protocol for deterministic distribution of macroscopic entanglement
本文提出一种量子中继器协议，利用系综量子比特间的 $S^z S^z$ 相互作用和局部测量，以随链长线性增长的操作数在长距离上确定性分发宏观纠缠，并在特定“魔术”相互作用时间下实现完美保真度。
2024-07-31 quant-ph
Generating lightwave-photon-and-magnon entanglement with a mechanical oscillator as a "cold reservoir"
提出了一种在光子-磁振子混合系统中实现稳定的光波-光子-磁振子纠缠的方案，该方案通过取消辅助微波腔和有效的激光冷却离域Bogoliubov模来实现。该系统由磁振子、光波和微波光子以及声子组成。磁振子体现为宏观亚铁磁体中大量自旋的集体运动。为了实现磁振子和光波光子之间的纠缠相互作用，我们在与机械谐振器相关的红边带和蓝边带处驱动光学腔和磁振子。特别是，优化效应耦合的相对比率，而不是简单地增加它们的幅度，是实现强纠缠的关键。与典型的耗散纠缠方案不同，我们的结果不能通过处理的纠缠水库通过Linblad主方程的影响来描述。
2020-02-27 quant-ph
Devil's crevasse and macroscopic entanglement in two-component Bose-Einstein condensates
自旋相干态是光学相干态的物质等价物，其中大量的两组分粒子形成显示量子相干性的宏观态。本文详细研究了两个自旋为1/2的玻色-爱因斯坦凝聚体之间由于Sz 1-Sz 2相互作用而产生的纠缠。所产生的状态显示出非常丰富的结构，显示出分形特征。在大粒子数N的限制下，纠缠显示出强烈的依赖于纠缠门时间是π/4的有理数倍还是无理数倍。我们讨论了退相干下各种状态的鲁棒性，并表明，尽管大量的粒子在一个典型的BEC，在宏观尺度上的纠缠应该是可观察的，只要门时间小于hbar/J sqrt[N]，其中J是有效的BEC-BEC耦合能量。这些态被预期用于各种量子信息应用，例如量子隐形传态和量子算法。
2013-05-22 physics.atom-ph quant-ph
Quantum dynamics of a macroscopic magnet operating as environment of a mechanical oscillator
我们研究一个二分量子系统的动力学，使得它的形式描述保持不变，即使它的一个部分变得宏观：这个问题与量子到经典交叉的分析有关，但我们的方法意味着整个系统保持真正的量子。这项工作的目的是了解1）如果，2）在多大程度上，以及3）如何，宏观环境的演化证明了与其微观量子同伴的耦合。为此目的，我们考虑一个磁环境，由大量的自旋1/2的粒子，耦合到一个量子力学振荡器，可能存在的外部磁场。我们取总的环境自旋S常数的值和大，这使我们能够将环境视为一个单一的宏观系统，并通过在大S极限下有效的近似进一步处理自旋代数的障碍。我们发现一个有见地的表达整个系统的传播，我们确定了一个有效的“反作用”的条款，即一个运营商只作用于磁环境，但在量子主系统的情况下失踪。该算子作为随时间变化的磁各向异性出现，其特征，无论是单轴的还是平面的，也取决于自由磁系统的谱中的能级分裂之间的失谐，所述能级分裂由可能存在的外场引起，以及振荡器的频率。的各向异性的时间依赖性进行了分析，并讨论了其对磁体的动力学的影响，以及其与整个系统的纠缠演化的关系。
2016-09-17 quant-ph
Entangling two transportable neutral atoms via local spin exchange
为了推进量子信息科学，一个不断的追求是寻找满足创建和保持量子纠缠的严格要求的物理系统。在原子物理学中，稳健的两量子比特纠缠通常是通过离子之间的库仑相互作用或里德伯原子之间的偶极相互作用形式的强的长程相互作用来实现的。虽然这些相互作用允许快速门，但受到这些相互作用的原子必须克服与环境的相关耦合和量子位之间的串扰。局部相互作用，例如那些需要显著波函数重叠的相互作用，可以减轻这些不利影响，但也提出了一个新的挑战：为了分散纠缠，量子比特必须被传输，合并以进行相互作用，然后隔离以进行存储和后续操作。在这里，我们展示了如何通过移动光镊，它是可能的准备和本地纠缠两个超冷中性原子，然后将它们分开，同时保持它们的纠缠。虽然基态中性原子实验已经测量了与自旋纠缠一致的动力学，并检测到与宏观可观测量的纠缠，但我们现在能够通过应用局部梯度和宇称测量来证明位置分辨的两粒子相干性;这种新的纠缠验证协议可以应用于空间分离原子的任意自旋纠缠态。局域纠缠操作是通过超冷自旋交换相互作用实现的，量子隧穿被用来结合和分离原子。我们的工具集提供了一个框架，用于通过大规模量子寄存器内的本地操作动态纠缠远程量子位。
2015-11-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Non-Gaussian macroscopic entanglement of motion in a hybrid electromechanical device
我们提出了一个方案纠缠的运动中的两个大质量的物体在混合机电架构。这种纠缠是由两个机械振子与一个超导量子比特的相互作用产生的。我们证明了所产生的宏观纠缠态是非高斯的，其寿命受到量子比特相干时间的限制。通过适当控制量子比特，可以在很宽的参数范围内实现纠缠。我们确认我们的计划的性能，通过数值求解量子光学主方程，包括噪声源。研究了耦合率的不对称性和机械热噪声等缺陷对纠缠态的影响，并展示了它们如何影响纠缠态的数量和寿命。由于量子比特的非线性性质，机械谐振器的初始高斯态演化为准稳态非高斯态，这对于连续变量系统中的普适量子信息处理至关重要。因此，这项工作为实现通用连续变量量子网络迈出了第一步。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chip-to-chip quantum teleportation and multi-photon entanglement in silicon
利用半导体制造技术，量子信息的自然载体，如原子、电子和光子，可以嵌入可扩展的集成器件中。集成光学为大规模量子信息处理和光子捕获提供了一个通用的平台。量子应用的集成器件的规模扩大需要高性能的单光子产生和光子量子比特-量子比特纠缠操作。然而，以前的演示报告了产生多个明亮，纯净和相同的单光子以及高保真纠缠多个光子量子比特的主要挑战。另一个值得注意的挑战是在单个设备中无噪声地接口多光子源和多量子比特操作员。在这里，我们展示了芯片上真正的多体纠缠和硅中的量子隐形传态，通过相干控制微谐振器非线性单光子源和线性光学多量子比特纠缠电路的集成网络。微谐振器被设计成局部增强非线性，产生多个频率不相关和不可区分的单光子，而不需要任何光谱滤波。多量子位状态在可编程线性电路中处理，以便于以基于测量的方式进行Bell投影和融合操作。我们基准的关键功能，如内/间芯片隐形传态的量子态，并产生四光子Greenberger-HorneZeilinger纠缠态。状态的产生、控制和转换都是在微米级的硅芯片中实现的，这些芯片是通过互补金属氧化物半导体工艺制造的。我们的工作为可扩展的片上多光子技术用于量子计算和通信奠定了基础。
2020-02-09 quant-ph
Entanglement based tomography to probe new macroscopic forces
量子纠缠提供了一种新的方法来测试非相对论范围内的短距离物理。我们将提供一个协议，{ \it潜在}测试新的物理，使两个带电的大质量粒子干涉仪彼此相邻。由于带电，这两个叠加态将通过光子介导的电磁相互作用纠缠，包括库仑势和卡西米尔-波尔德势。我们将提出一种{ \it entanglement based tomography}的方法来寻找非常小的纠缠相位的时间演化，以探索由{ \it迄今未知的宏观力}介导的新的物理效应，这可能是由Yukawa型势建模的两个电荷叠加纠缠的原因。我们将能够约束汤川耦合$α\geq 10^{-35}$为$r\geq 10^{-6}$ m的新物理发生在电磁部门，并在引力势$α_g \geq 10^{-8}$为$r \geq 10^{-6}$ m。此外，我们的协议也可以约束类轴子粒子的质量和耦合，这是补充现有的实验界限。
2022-07-29 gr-qc hep-ph quant-ph
Optical drive of macroscopic mechanical motion by a single two-level system
耦合到纳米机械振荡器的量子发射器是混合系统，其中宏观自由度耦合到纯量子系统。纳米技术的最新进展已经通过将单个人造原子（如量子点或超导量子比特）嵌入振动线或膜中来实现这种设备，为量子信息技术和量子经典边界的探索开辟了新的前景。在这封信中，我们表明，量子发射器可以变成一个非常有效的光控源的机械功率，利用建设性干涉的经典声子场的机械振荡器。我们表明，这种机制可以作为一种新的策略，进行低背景的非破坏性的单次测量的光学活性量子比特态。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gravitationally Induced Entanglement Across an Event Horizon
University of York（约克大学）
该研究在引力推迟势模型中证明穿越黑洞事件视界的自由下落空间叠加态间可从头产生纠缠，径向提取需非惯性减速触发软引力子轫致辐射，宏观光学质量可通过量子擦除局域切向提取纠缠，揭示时空的几何对偶性。
2026-09-15 gr-qc quant-ph
Entanglement of nanoelectromechanical oscillators by Cooper-pair tunneling
我们证明了两个宏观纳米机电谐振器的纠缠-通过一个共同的检测器，隧道结相互耦合-可以通过运行电流通过设备产生。我们介绍了一种设置，克服了建议通过共享浴纠缠系统的建议的一般限制。该提案的核心是Andreev纠缠器设置，代表了一种实验上可行的纠缠两个纳米机械振荡器的方法。在Andreev纠缠器的设置中，分裂的库珀对不依赖于（费米子）浴的相干性，而是相干地隧穿到每个振荡器，介导它们的耦合，从而诱导它们之间的纠缠。由于纠缠是在每个实例中产生的马尔可夫和非马尔可夫噪声开放系统动力学在一个平衡的情况下，我们认为，本计划也开辟了视角，观察耗散驱动的纠缠在凝聚态系统。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
