論文の概要: Decoherence dynamics of entangled quantum states in the $XXX$ central spin model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.04772v2
• Date: Mon, 9 Nov 2020 12:55:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-11 13:11:10.069963
• Title: Decoherence dynamics of entangled quantum states in the $XXX$ central spin model
• Title（参考訳）: xxx$中心スピン模型における絡み合った量子状態のデコヒーレンスダイナミクス
• Authors: Qing-Kun Wan, Hai-Long Shi, Xu Zhou, Xiao-Hui Wang, Wen-Li Yang
• Abstract要約: 中央スピンモデル(CSM)における中心スピンデコヒーレンス問題について検討する。 我々は、それらのフィデリティ、絡み合い、量子コヒーレンスの進化を解析的に得る。 システムバスの絡み合いの助けを借りて、中心スピンに対する量子コヒーレンス強化力学を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.455149858629378
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Maintaining coherence of a qubit is of vital importance for realizing a large-scale quantum computer in practice. In this work, we study the central spin decoherence problem in the $XXX$ central spin model (CSM) and focus on the quantum states with different initial entanglement, namely intra-bath entanglement or system-bath entanglement. We analytically obtain their evolutions of fidelity, entanglement, and quantum coherence. When the initial bath spins constitute an $N$-particle entangled state (the Greenberger-Horne-Zeilinger-bath or the $W$-bath), the leading amplitudes of their fidelity evolutions both scale as $\mathcal O(1/N)$, which is the same as the case of a fully polarized bath. However, when the central spin is maximally entangled with one of the bath spins, the amplitude scaling of its fidelity evolution declines from $\mathcal O(1/N)$ to $\mathcal O(1/N^2)$. That implies appropriate initial system-bath entanglement is contributive to suppress central spin decoherence. In addition, with the help of system-bath entanglement, we realize quantum coherence-enhanced dynamics for the central spin where the consumption of bath entanglement is shown to play a central role.
• Abstract（参考訳）: 量子ビットのコヒーレンスを維持することは、実際に大規模な量子コンピュータを実現する上で極めて重要である。 本研究では, xxx$ central spin model (csm) における中心スピンデコヒーレンス問題を研究し,初期絡み合いの異なる量子状態,すなわち内部絡み合いや系の絡み合いに着目した。 我々は、その忠実性、絡み合い、量子コヒーレンスの進化を解析的に得る。 最初の入浴スピンが$N$粒子の絡み合った状態(グリーンベルガー=ホルン=ゼーリンガーバスまたは$W$バス)を構成するとき、それらの忠実度進化の主振幅はともに$\mathcal O(1/N)$であり、これは完全に分極された浴の場合と同じである。 しかし、中心スピンがバススピンの1つと最大に絡み合っているとき、その忠実度進化の振幅スケーリングは$\mathcal O(1/N)$から$\mathcal O(1/N^2)$へと減少する。 これは、適切な初期系バスの絡み合いが中心スピンのデコヒーレンスを抑制するための帰結であることを意味する。 さらに,システムバスの絡み合いの助けを借りて,浴槽の絡み合いの消費が中心となる中心スピンに対する量子コヒーレンス強化力学を実現する。

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