[論文レビュー] Sudden death of entanglement in a two-atoms optical Stern-Gerlach model

Alessandro Vaglica, G. Vetri|arXiv (Cornell University)|Mar 26, 2007

Quantum Information and Cryptography被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、2原子系の光的シュテルン＝ゲルラッハモデルにおいて、1つの連続変数自由度（熱浴として機能する）と相互作用することによって、原子間のもつれが急激かつ不可逆的に消失することを示している。研究では、非局所的もつれが急激に消えることが明らかになった。これは、通常はゆっくりと減衰する局所的コherencesとは対照的であり、連続変数がもつれの急激な消失を引き起こす役割を果たすことを強調している。

ABSTRACT

Recently, it has been realized that non local disentanglement may take a finite time as opposite to the long decay time of local coherences. We find in this paper that a sudden irreversible death of entanglement takes place in a two atom optical Stern-Gerlach model, so showing that a single degree of freedom but of continuous variables may play the role of a reservoir.

研究の動機と目的

• 2原子系が1つの連続変数自由度と結合する際のもつれのダイナミクスを調査すること。
• 離散的熱浴モードが存在しないにもかかわらず、このような系がもつれの急激かつ不可逆的な消失を引き起こすかどうかを検討すること。
• 連続変数が非局所的デコherenceプロセスにおいて果たす役割を明確にすること。
• 非局所的もつれの崩壊と、通常はより長持ちする局所的コherencesの崩壊を比較すること。

提案手法

• 原子状態が量子化された光場と相互作用することでもつれる2原子系を、光的シュテルン＝ゲルラッハ設定でモデル化する。
• 系の有効な熱浴として、1つの連続変数自由度（例：場モード）を導入する。
• 密度行列の時間発展をマスター方程式の手法を用いて解析し、もつれとコherencesの崩壊を追跡する。
• 時間経過に伴うもつれの度合いを定量化するために、concurrenceなどのもつれ尺度を用いる。
• もつれが漸近的に減衰するのではなく、有限時間で急激に消失する条件を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1つの連続変数自由度が、2原子系におけるもつれの急激な消失を引き起こすことができるか？
• RQ2 このモデルにおいて、もつれの崩壊速度は局所的コherencesの崩壊速度と比べてどうなるか？
• RQ3 非局所性は、もつれの急激な消失の発現において果たす役割は何か？
• RQ4 どのような条件下でもつれが不可逆的かつ瞬時に消失するのか？

主な発見

• 2原子系におけるもつれは、有限時間で急激かつ不可逆的に消失するが、局所的コherencesはよりゆっくりと減衰する。
• 1つの連続変数自由度は、もつれを有限時間でゼロに駆り立てる有効な熱浴として機能する。
• 急激な消失は、局所的散乱によるものではなく、連続変数が媒介する非局所的デコherence効果によるものである。
• このモデルは、もつれが局所的コherencesよりも速く消失しうることを示しており、デコherenceが段階的であるという仮定に疑問を呈している。