磁子-安德烈夫-超导量子比特系统中的三体相互作用:坍缩-复苏现象与纠缠重分布

三体相互作用是实现超越成对物理的新型量子现象的基础,然而其实验实现——特别是在不同量子系统之间——仍具挑战性。该研究团队提出了一种混合量子架构,包含磁振子模式(钇铁石榴石球体)、安德烈夫自旋量子比特(ASQ)和超导量子比特(SCQ),可在单量子水平实现强三体相互作用。通过利用ASQ的自旋相关超导电流和电路集成灵活性,该团队设计出能在磁振子湮灭时共同激发两个量子比特(或ASQ退激时激发磁振子与SCQ)的强三方耦合。理论与数值研究表明,当磁振子初始处于相干态时,这种相互作用会诱导量子比特布居数的同步坍缩与复苏。值得注意的是,在布居数保持静态的坍缩区,纠缠结构会发生剧烈且连续的重构。该工作证实真正的三方纠缠会重新分配为两个量子比特间的二分纠缠(反之亦然),且总纠缠量保持守恒。这些无法通过二体耦合实现的现象,凸显了三体相互作用在探索本质性新量子效应和推进混合量子信息平台方面的潜力。

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提交arXiv: 2025-12-10 14:44

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