量子物理学：量子多体系のエンタングルメントエントロピーを測定する

エンタングルメントは量子力学の最も興味深い特徴の1つである。エンタングルメントは、量子間の非局所相関を記述し、量子情報科学の核心にあり、今では凝縮系から量子重力までさまざまな分野で研究されている。しかし、エンタングルメントの測定はまだ難題である。特に、相互作用する非局在粒子系では、空間的なエンタングルメントを実験的に直接測定することは難しかった。今回我々は、そうした飛び回る粒子で構成される系のエンタングルメントを、多体の双子同士の量子干渉を使って測定した。我々は、光格子中の極低温ボソン原子を単一サイト分解能で制御することによって、多体状態の同一な複製を2つ用意し、干渉させた。これによって、量子状態の純度、Rényiエンタングルメントエントロピー、相互情報量の直接測定が可能になった。こうした実験結果から、エンタングルメントを用いて強相関多体系の量子相とダイナミクスの特性を評価する方法への道が開かれる。

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