[논문 리뷰] Multipartite entanglement for open system in noninertial frames

Wenpin Zhang, Jiliang Jing|arXiv (Cornell University)|2011. 03. 25.

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics참고 문헌 1인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 두 관측자가 비아인ertial 프레임에 있을 때, 진폭 감쇠 및 분극화 노이즈 하에서 3 큐비트 페르미온 시스템의 삼중 엔트랑글레먼트를 조사한다. 이중 엔트랑글레먼트 시스템과는 달리, 전체 환경 노이즈 조건에서도 엔트랑글레먼트 급사가 발생하지 않으며, 분극화 노이즈가 p=0.75를 초과할 경우 복귀 과정이 나타나는데, 이는 가속도가 이 복귀 과정을 약화시킨다. 이는 상대론적 노이즈 환경에서 다중입자 엔트랑글레먼트의 강건성을 강조한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 비아인ertial 운동과 환경 노이즈 하에서 디라크 장의 삼중 엔트랑글레먼트 역학을 분석하기.
• 가속도(언루 효과)와 환경 디코herence(진폭 감쇠 및 분극화 노이즈)가 다중입자 엔트랑글레먼트에 미치는 영향을 비교하기.
• 이중 엔트랑글레먼트 행동과 대조적으로 3 큐비트 시스템에서 엔트랑글레먼트 급사가 발생하는지 조사하기.
• 가속도와 환경이 부분계의 가분성에 미치는 대칭성 파괴 효과 평가하기.
• GHZ 및 W 상태에 대해 비아인ertial 조건과 노이즈 채널 하에서 CKW 부등식의 타당성 검토하기.

제안 방법

• 세 큐비트 페르미온 시스템에 대해 GHZ 및 W 초기 상태를 사용하여 시스템 모델링하기.
• Kraus 연산자 체계를 적용하여 진폭 감쇠 및 분극화 노이즈 채널을 국소적 환경 상호작용을 통해 표현하기.
• 가속도 관측자에 대해 민코프스키 모드를 라인더 모드로 변환하기 위해 언루 효과를 기반으로 한 기법 사용하며, 모드 추적을 통해 감소된 밀도 행렬 도출하기.
• 부분적 엔트랑글레먼트와 진정한 삼중 엔트랑글레먼트를 정량화하기 위해 부정성 및 π-탄글 측정법을 사용하여 삼중 엔트랑글레먼트 계산하기.
• 가속도(매개변수 r로 표현) 및 노이즈 강도(P 또는 p) 변화에 따른 엔트랑글레먼트 진화 시뮬레이션 수행하며, 1/√2로 정규화하기.
• 모든 구성 조건에서 CKW 부등식 N²_AB + N²_AC ≤ N²_A(BC)의 포화 여부 검증하여 엔트랑글레먼트 단일화의 유지 여부 테스트하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 두 관측자가 가속 중일 때 분극화 노이즈 하에서 삼중 엔트랑글레먼트 시스템에서 엔트랑글레먼트 급사가 발생하는가?
• RQ2 가속도와 환경 노이즈가 다중입자 엔트랑글레먼트의 붕괴 및 대칭성에 미치는 영향을 비교하면 어떻게 되는가?
• RQ3 비판적 노이즈 임계값을 초과한 후 엔트랑글레먼트의 복귀 과정이 발생하는가? 그리고 이는 가속도에 의해 어떻게 영향을 받는가?
• RQ4 가속도 또는 환경 노이즈의 영향에 따라 부분계를 가려낼 수 있는가?
• RQ5 GHZ 및 W 상태에 대해 비아인ertial 운동과 노이즈 채널 하에서 CKW 부등식이 유지되는가?

주요 결과

• 모든 노이즈 조건 하에서도, 세 부분계가 모두 분극화 노이즈에 노출되어 있을지라도 삼중 엔트랑글레먼트 시스템에서 엔트랑글레먼트 급사가 발생하지 않는다.
• 분극화 노이즈 매개변수 p가 0.75를 초과할 경우 엔트랑글레먼트 복귀 과정이 나타나며, 이는 환경에서 엔트랑글레먼트의 부분적 회복을 시사한다.
• 높은 가속도 조건에서는 복귀 과정이 약해지며, 이는 가속도가 복귀 효과를 억제하지만 완전히 제거하지는 않음을 의미한다.
• 환경 노이즈는 가속도보다 더 빠른 엔트랑글레먼트 붕괴를 유도하며, 장기적인 동역학에서 가속도 효과는 무시 가능할 정도로 지배적이다.
• GHZ 상태의 경우 모든 엔트랑글레먼트가 삼중 엔트랑글레먼트 상태를 유지하며, 노이즈나 가속도 조건에서도 이중 엔트랑글레먼트가 생성되지 않는다.
• 모든 경우에서 CKW 부등식이 포화되며, 이는 비아인ertial 운동과 환경 노이즈 조건 하에서도 엔트랑글레먼트 단일화가 유지됨을 확인한다.