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World File Search System系综
(G*) 置换不变自旋系综中任意状态的确定性构造
原子和固态自旋集合是有前途的量子技术平台，但实际架构无法解析单个自旋。不可解析的自旋集合的状态必须遵循置换不变性条件，但目前尚不清楚生成一般置换不变 (PI) 状态的方法。在这项工作中，我们开发了一种系统策略来生成任意 PI 状态。我们的协议首先涉及用工程耗散填充特定的有效角动量状态，然后通过改进的 Law-Eberly 方案创建叠加。我们说明了如何通过现实的能级结构和相互作用来设计所需的耗散。我们还讨论了可能限制实际状态生成效率的情况，并提出了脉冲耗散策略来解决这些问题。我们的协议解锁了以前无法访问的自旋集合状态，这可能有利于量子技术，例如更强大的量子存储器。
自旋系综中的数相不确定关系和二分纠缠检测
我们提出了一种基于分裂自旋系综中类数相不确定关系来检测二分纠缠的方法。首先，我们推导出一个不确定关系，该关系在自旋系统中起到数相不确定性的作用。重要的是，该关系具有明确定义且易于测量的量，并且不需要假设无限维系统。基于这种不确定关系，我们展示了如何检测许多自旋 1/2 粒子的非极化 Dicke 态中的二分纠缠。将粒子分成两个子系综，然后在这两个部分上进行局部集体角动量测量。首先，我们提出一个二分爱因斯坦-波多尔斯基-罗森 (EPR) 转向标准。然后，我们提出一种可以在这种系统中检测二分纠缠的纠缠条件。通过将这些标准应用于 K. Lange 等人给出的最新实验，我们证明了这些标准的实用性。 [Science 360, 416 (2018)] 在冷原子的玻色-爱因斯坦凝聚态中实现狄克态，其中两个子集合在空间上彼此分离。如果考虑分裂自旋压缩态，我们的方法也同样有效。我们全面展示了如何处理实验缺陷，例如包括分区噪声在内的非零粒子数方差，以及尽管理想情况下 BEC 占据单一空间模式，但实际上其他空间模式的数量无法完全抑制这一事实。