[論文レビュー] Multipartite entanglement for open system in noninertial frames

Wenpin Zhang, Jiliang Jing|arXiv (Cornell University)|Mar 25, 2011

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、2名の観測者が非慣性系にいる状況下で、減衰定数と脱コherently化ノイズの下での3キュービットフェルミオン系における三重もつれの性質を調査している。二重もつれ系とは異なり、完全な環境ノイズ下でももつれの突然死は発生せず、代わりに脱コherently化ノイズの強さがp=0.75を超えた際にもつれの回復過程が出現する。加速がこの回復を弱めることが判明し、相対論的でノイズの多い環境下でも多粒子もつれの頑健性が示された。

ABSTRACT

Based on Greenberger-Horne-Zeilinger ($GHZ$) and $W$ initial states, the tripartite entanglement of a fermionic system under the amplitude damping channel and in depolarizing noise when two subsystems accelerated is investigated. Unlike the case of two-qubit system in which sudden death occurs easily, we find here that the sudden death never occurs even all subsystems are under the noise environment. We note that both acceleration and environment can destroy the symmetry between the subsystems, but the effect of environment is much stronger than that of acceleration. We also show that an entanglement rebound process will take place when $P>0.75$ in the depolarizing noise and the larger acceleration will result in the weaker rebound process.

研究の動機と目的

• 非慣性運動と環境ノイズ下でのディラック場における三重もつれのダイナミクスを分析すること。
• 加速度（アンル効果）と環境デコherence（減衰定数と脱コherently化ノイズ）が多粒子もつれに与える影響を比較すること。
• 三キュービット系においてもつれの突然死が発生するかを調査し、既知の二重もつれ系との対比を行うこと。
• 加速度と環境が部分系の区別可能性に与える対称性破れ効果を評価すること。
• GHZ状態およびW状態において、非慣性状態およびノイズ付きチャネル下でもCKW不等式が成立するかを検証すること。

提案手法

• 3キュービットフェルミオン系に対して、グリーンバーガー＝ホーン＝ザイルンガー（GHZ）状態およびW状態を初期状態として用いる。
• クライウス演算子形式を用いて、減衰定数と脱コherently化ノイズチャネルを局所的環境相互作用として表現する。
• 加速観測者のためのアンル効果を用い、ミンコフスキー空間モードをリンドラー空間モードに変換し、モードのトレースにより縮約密度行列を求める。
• 負の度合い（negativity）とπテンソル（π-tangle）の測定を用いて三重もつれを計算し、二重もつれおよび真正の三重もつれの度合いを定量化する。
• 加速パラメータrとノイズ強度Pまたはpを変化させた状況下でもつれの時間発展をシミュレートする。正規化は1/√2で行う。
• すべての設定においてCKW不等式N²_AB + N²_AC ≤ N²_A(BC)が飽和しているかを検証し、もつれの単独性（monogamy）の成立をテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2名の観測者が加速している状況で、脱コherently化ノイズ下の三重もつれ系においてもつれの突然死が発生するか？
• RQ2 加速度と環境ノイズは、多粒子もつれの崩壊および対称性にどのように影響を与えるか？
• RQ3 臨界ノイズ閾値を超えた後、もつれの回復過程が出現するか。また、その回復は加速度にどのように影響を受けるか？
• RQ4 加速度または環境ノイズの効果に基づいて、部分系を区別できるか？
• RQ5 GHZ状態およびW状態の両方において、非慣性状態およびノイズ付きチャネル下でもCKW不等式が保持されるか？

主な発見

• すべてのノイズ条件下でも、3つの部分系が脱コherently化ノイズ下に置かれても、三重もつれ系にもつれの突然死は発生しない。
• 脱コherently化ノイズのパラメータpが0.75を超えた際に、もつれの回復過程（rebound process）が出現し、環境からもつれが部分回復することが示された。
• 高い加速状態では回復過程が弱くなることが判明し、加速度が回復効果を抑制するが、完全に消失させはしない。
• 環境ノイズは加速度よりももつれの崩壊を速やかに進行させ、時間の経過とともに支配的になるため、長期的ダイナミクスでは加速度の影響は無視できる。
• GHZ状態では、すべてのもつれが三重もつれの性質を保ち、ノイズや加速度の影響で二重もつれが生成されることはない。
• CKW不等式はすべての状況で飽和しており、加速度および環境ノイズの影響を受けてももつれの単独性が保持されていることが確認された。