利用集体自旋 XYZ 模型快速生成类 GHZ 态

Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态是量子信息处理和量子计量学的关键资源。原子 GHZ 态可通过单轴扭转（OAT）相互作用 $H_{\mathrm{OAT}}=\chi J_{z}^{2}$（其中 $\chi$ 为相互作用强度）生成，但这需要较长的演化时间 $\chi t=\pi /2$，因此严重受退相干与损耗影响。在此我们提出一个三体集体自旋 XYZ 模型，该模型在极短时间尺度 $\chi t\sim \ln {N}/N$（对 $N$ 个粒子）内创建类 GHZ 态。我们表明，该模型可通过对原始 OAT 哈密顿量施加 Floquet 驱动而有效产生。与理想 GHZ 态相比，利用我们的模型生成的类 GHZ 态可保持类似的计量特性，达到海森堡极限标度，并且对退相干与粒子损耗表现出更好的鲁棒性。本工作开辟了生成大粒子数类 GHZ 态的途径，在宏观量子效应研究以及量子计量与量子信息应用中具有巨大潜力。