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Detecting Entanglement from Macroscopic Measurements of the Electric Field and Its Fluctuations

Texto completo
Autor(es):
Rosario, Pedro ; Santos, Alan C. ; Piovella, Nicola ; Kaiser, Robin ; Cidrim, Andre ; Bachelard, Romain
Número total de Autores: 6
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Physical Review Letters; v. 133, n. 5, p. 7-pg., 2024-07-31.
Resumo

To address the outstanding task of detecting entanglement in large quantum systems, entanglement witnesses have emerged, addressing the separable nature of a state. Yet optimizing witnesses, or accessing them experimentally, often remains a challenge. We here introduce a family of entanglement witnesses for open quantum systems. Based on the electric field, it does not require state tomography or single-site addressing, but rather macroscopic measurements of the field quadratures and of the total fluorescence. Its efficiency is demonstrated by detecting, from almost any direction, the entanglement of collective singlephoton states, such as long-lived states generated by cooperative spontaneous emission. Able to detect entanglement in large open quantum systems, and through a single continuous measurement if operating in the stationary regime, these electric-field-based witnesses can be used on any set of emitters described by the Pauli group, such as atomic systems (cold atoms and trapped ions), giant atoms, color centers, and superconducting qubits. (AU)

Processo FAPESP: 22/12382-4 - Localização em circuitos supercondutores
Beneficiário:Pedro Pablo Rosario Vargas
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 23/03300-7 - Localização de luz: Anderson e além
Beneficiário:Romain Pierre Marcel Bachelard
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 19/12842-2 - Aquecimento estocástico cooperativo e ligação óptica com átomos frios
Beneficiário:Romain Pierre Marcel Bachelard
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 23/07463-8 - Controle quântico de íons de Rydberg aprisionados
Beneficiário:André Cidrim Santos
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Projeto Geração
Processo FAPESP: 19/13143-0 - Átomos frios, fótons, e correlações quânticas
Beneficiário:Celso Jorge Villas-Bôas
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 22/06449-9 - Controle quântico de íons de Rydberg aprisionados
Beneficiário:André Cidrim Santos
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Geração
Processo FAPESP: 18/15554-5 - Transporte e localização de luz em duas e três dimensões
Beneficiário:Romain Pierre Marcel Bachelard
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2