Rilevamento universale dell’entanglement con testimoni geometricamente ottimali

Abstract degli autori

La costruzione di testimoni di entanglement ottimali per sistemi quantistici arbitrari resta una sfida formidabile, ostacolata dalla complessità strutturale degli spazi degli stati quantistici ad alta dimensionalità. In questo lavoro superiamo questo ostacolo introducendo un quadro unificato per costruire testimoni geometricamente ottimali, in grado di individuare strutture di entanglement arbitrarie. Sfruttando le proprietà geometriche di uno stato quantistico bersaglio rispetto a una specifica struttura di entanglement nello spazio di Hilbert-Schmidt, questi testimoni vengono costruiti in modo efficiente ed efficace. Tra tutti i testimoni non banali, offrono la massima capacità di distinguere lo stato bersaglio dall’insieme degli stati privi della struttura di entanglement desiderata. Di conseguenza, il nostro approccio consente il rilevamento universale dell’entanglement bipartito, multipartito e ad alta dimensionalità. Per dimostrarne la fattibilità sperimentale, applichiamo il quadro a un sistema quantistico di spin nucleari a quattro qubit. Rispetto ai metodi esistenti, il nostro approccio offre maggiore robustezza al rumore, una più ampia universalità nel rilevamento e una maggiore efficienza di costruzione, fornendo uno strumento potente e versatile per far progredire la caratterizzazione e la comprensione dell’entanglement nei sistemi quantistici.