Multipartite entanglement in a non-Hermitian quadruple-well potential with synthetic gauge fields

Многочастичная запутанность, будучи центральным понятием в физике квантовых многочастичных систем и квантовой информатике, является ключевым ресурсом для квантовых вычислений, квантового моделирования и квантовой метрологии. Хотя её свойства в эрмитовых системах были широко изучены, механизмы её поведения в неэрмитовых системах, особенно в системах с искусственными калибровочными полями, оставались практически не исследованы.

Исследовательская группа построила многочастичный гамильтониан, включающий поток искусственного калибровочного поля, нелинейность, индуцированную взаимодействием, и члены, нарушающие чётно-временную (PT) симметрию, и исследовала динамику многочастичной запутанности в системе четырёх ям под действием искусственного калибровочного поля и невзаимной связи. Результаты показали, что взаимодействие между неэрмитовостью и калибровочным полем предоставляет беспрецедентные возможности для управления структурой запутанности и её эволюцией. Особо стоит отметить, что искусственное калибровочное поле может служить настраиваемым переключателем конфигурации запутанности, осуществляя переходы между сепарабельными состояниями, двухчастичной, трёхчастичной и глобальной запутанностью.

Кроме того, группа выявила, что число частиц оказывает существенное чётно-нечётное влияние на PT-фазовый переход и режимы запутанности, что подчёркивает важную роль чётности числа частиц в неэрмитовых многочастичных системах. Эти открытия не только углубляют понимание многочастичных квантовых корреляций в неэрмитовых системах, но и открывают новые пути для создания квантовых сенсоров с разрешением по типу запутанности, а также для подготовки топологически нетривиальных многокубитных состояний на искусственных квантовых платформах.