Multipartite entanglement in a non-Hermitian quadruple-well potential with synthetic gauge fields
Короткое резюме
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.
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.
Текст сгенерирован с использованием ИИ
Аннотация
Multipartite entanglement lies at the heart of quantum many-body physics and quantum information science, serving as a key resource for quantum computation, quantum simulation, and quantum metrology. While its behavior in Hermitian systems has been extensively studied, its fate in non-Hermitian systems, especially those with synthetic gauge fields, remains largely unexplored. In this work we investigate multipartite entanglement dynamics in a quadruple-well system under the influence of synthetic gauge fields and nonreciprocal coupling. By constructing a many-body Hamiltonian that incorporates synthetic gauge fluxes, interaction-induced nonlinearity, and parity-time (𝒫𝒯) symmetry-breaking terms, we reveal that the interplay between non-Hermiticity and gauge fields provides unprecedented control over entanglement structures and their evolution. Notably, the synthetic gauge field acts as a tunable switch for entanglement configurations, enabling transitions between separable, bipartite, tripartite, and globally entangled configurations. Furthermore, we uncover a striking odd-even effect of particle number on both 𝒫𝒯-symmetry phase transitions and entanglement patterns, highlighting the role of particle-number parity in non-Hermitian many-body systems. These findings not only deepen our understanding of many-body quantum correlations in non-Hermitian systems but also open alternative avenues for designing entanglement-resolved quantum sensors and preparing topologically nontrivial many-body states in synthetic quantum platforms.
Авторы
Описание недоступно
Автор еще не стал участником
Описание недоступно
Автор еще не стал участником
Описание недоступно
Автор еще не стал участником
Описание недоступно
Автор еще не стал участником
