连续对称性自发破缺带来的可扩展自旋压缩

自发对称性破缺（SSB）是哈密顿量平衡态的一种性质，在热力学极限下，即便耦合到序参量的场被绝热关闭，其仍保留有限的序参量平均值。对于具有连续对称性的量子自旋模型，我们表明该绝热过程还伴随对称性生成元——即沿对称轴的集体自旋分量——涨落的抑制。在由S=1/2自旋或量子比特构成的系统中，沿一个方向涨落的抑制与横向磁化的持续存在相结合，导致了自旋压缩——这是量子态备受追求的性质，既可用于纠缠探测，也可用于计量。聚焦于自发破缺U(1)（甚至SU(2)）对称性的XXZ模型，我们表明绝热制备的态具有近乎极小的自旋不确定性；利用这些态可达成的最小相位不确定性随自旋数N按N^{-3/4}标度；且该标度在随N线性标度的绝热制备时间后实现。我们的发现为在包括例如光晶格钟在内的大类量子多体器件中绝热制备强自旋压缩态打开了大门。