Многочастичная запутанность в неэрмитовой системе с четырьмя потенциальными ямами и синтетическим калибровочным полем

Недавно команда Кэ-Вэнь Сяо из Рочестерского технологического института (США) исследовала многочастичную запутанность в неэрмитовой системе с четырьмя потенциальными ямами и синтетическим калибровочным полем. Соответствующая статья была опубликована 17 декабря 2025 года в журнале Physical Review A.

---

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.

Ключевые выводы:

• Искусственное калибровочное поле служит точным переключателем запутанности: Изменяя поток синтетического поля, можно управляемо переводить систему из сепарабельного состояния в режимы двухчастичной, трёхчастичной или полной многочастичной запутанности.
• Взаимодействие неэрмитовости и калибровочного поля создаёт новые каналы управления: Совместное действие этих двух факторов открывает уникальные возможности для контроля динамики и структуры квантовых корреляций, недоступные в эрмитовых системах.
• Обнаружен чётно-нечётный эффект числа частиц: Свойства системы, включая точку PT-фазового перехода и тип устанавливающейся запутанности, критически зависят от того, чётное или нечётное количество частиц находится в ловушке.
• Заложена основа для новых приложений: Результаты указывают на возможность создания квантовых сенсоров, различающих тип запутанности, и подготовки сложных топологических состояний в управляемых лабораторных системах.