Collective detection of multipartite entanglement

• Antragsteller: Dr. Hermann Kampermann
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 185183262

• Erstellungsjahr: 2016

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Verschränkung ist eine der Schlüsseleigenschaften in vielen Quanteninformationsprotokollen; sie spielt auch eine zentrale Rolle in kritischen Vielteilchensystemen. Die experimentelle Detektion von Verschränkung ist insbesondere in makroskopischen Systemen eine große Herausforderung. In diesem Projekt haben wir theoretische Methoden entwickelt, mit denen man die Verschränkungsklasse eines Quantenzustandes verifizieren kann. Auch effiziente experimentell umsetzbare Strategien wurden entwickelt, um mit wenigen Messungen eine quantitative Abschätzung der Verschränkung zu erhalten. Diese Methoden finden Anwendung in Systemen mit überschaubarer Komplexität (Dimension) und Anzahl von Teilsystemen. Für makroskopische Systeme haben wir gezeigt, wie der partielle differentielle Streuquerschnitt verwendet werden kann, um Verschränkung nachzuweisen. Des weiteren wurde eine allgemeine sogenannte Stellvertreter Methode entwickelt, mit der, bei hinreichend bekannten Hamiltonoperator, Verschränkung in großen Systemen anhand einer Energie- und Entropieschranke nachgewiesen werden kann.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “An algorithm for characterizing slocc classes of multiparticle entanglement,” Phys. Rev. A 86, 032307 (2012)
  H. Kampermann, C. Wilmott, O. Gühne, and D. Bruß
  
• “Determining lower bounds on a measure of multipartite entanglement from few local observables,” Phys. Rev. A 86, 022319 (2012)
  J.-Y. Wu, H. Kampermann, D. Bruß, C. Klöckl, and M. Huber
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevA.86.022319)
• “Quantifying entanglement with scattering experiments,” Phys. Rev. B 89, 125117 (2014)
  O. Marty, M. Epping, H. Kampermann, D. Bruß, M. Plenio, and M. Cramer
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.125117)
• “Detecting entanglement of unknown quantum states with random measurements,” New J. Phys. 17, 113051 (2015)
  J. Szangolies, H. Kampermann, and D. Bruß
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/11/113051)
• “Witnessing entanglement by proxy,” New J. Phys. 17, 015002 (2016)
  S. Bäuml, D. Bruß, M. Huber, H. Kampermann, and A. Winter
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/1/015002)