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全连接三模压缩真空态:高斯纠缠、导引和集体光子减法

量子物理 2026-07-20 v1

摘要

我们研究了一个全连接三模压缩真空态(FC-C3MSV),其中所有三个模式通过三角形(K3K_3)拓扑中的非线性相互作用两两耦合。利用有序算子内积分技术,我们推导了压缩算子的正规乘积形式,并直接从Bogoliubov变换获得协方差矩阵。在对称耦合下,对于任何非零压缩,物理态是真正的三体纠缠,而三个Armstrong型见证提供了有限窗口的充分实验测试;在链型C3MSV中,只有一个这样的见证被违反。我们发现,尽管存在两模纠缠,全连接拓扑在任何物理模式对之间都不允许两模高斯导引(Gij=0\mathcal{G}^{i\to j}=0);导引资源反而是集体的一模对两模导引 Gijk\mathcal{G}^{i\to jk},它与θ\theta无关并随rr增长。我们分析了独立的真空损耗,并获得了导引存活的临界透射率:在r=0.5r=0.5时,在全对称损耗下,一对二集体导引在η0.58\eta\approx0.58处消失,而反向的二对一集体导引存活到η0.502\eta\approx0.502,并且底层两模纠缠对所有η>0\eta>0持续存在。最后,我们使用归一化的相空间推导重新审视光子减法。在单个物理模式上的光子减法不会在另一个单模上产生Wigner负性,这与两模导引的缺失一致。当Bob从集体模式(b+c)/2(b+c)/\sqrt{2}中减去光子时,反而可以产生Wigner负性,在r=0.5r=0.5时损耗阈值为ηc0.667\eta_c\approx0.667。这些结果区分了FC-C3MSV中的成对和集体非经典资源,并阐明了完全图拓扑的操作性作用。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.17629,
  title  = {Fully-connected three-mode squeezed vacuum: Gaussian entanglement, steering, and collective photon subtraction},
  author = {Manjia Mai and Jifeng Sun and Teng Zhao and Ming Zhang and Liyun Hu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.17629},
  year   = {2026}
}

备注

15 pages, 5 figures