論文の概要: Turing instability in quantum activator-inhibitor systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.01589v2
• Date: Sat, 17 Sep 2022 06:41:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 06:18:06.701819
• Title: Turing instability in quantum activator-inhibitor systems
• Title（参考訳）: 量子アクチベーター・インヒビター系のチューリング不安定性
• Authors: Yuzuru Kato, Hiroya Nakao
• Abstract要約: チューリング不安定性は, 量子散逸系において発生し, エンタングルメントや測定効果などの量子的特徴を解析できることを示す。 我々の結果はチューリング機構の普遍性を量子領域に拡張し、量子非平衡自己組織化の可能性に関する新しい視点を提供するかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Turing instability is a fundamental mechanism of nonequilibrium self-organization. However, despite the universality of its essential mechanism, Turing instability has thus far been investigated mostly in classical systems. In this study, we show that Turing instability can occur in a quantum dissipative system and analyze its quantum features such as entanglement and the effect of measurement. We propose a degenerate parametric oscillator with nonlinear damping in quantum optics as a quantum activator-inhibitor unit and demonstrate that a system of two activator-inhibitor units can undergo Turing instability when diffusively coupled with each other. The Turing instability induces nonuniformity and entanglement between the two units and gives rise to a pair of nonuniform states that are mixed due to quantum noise. Further performing continuous measurement on the coupled system reveals the nonuniformity caused by the Turing instability. Our results extend the universality of the Turing mechanism to the quantum realm and may provide a novel perspective on the possibility of quantum nonequilibrium self-organization and its application in quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: チューリング不安定性は非平衡自己組織化の基本的なメカニズムである。 しかし、本質的な機構の普遍性にもかかわらず、チューリング不安定性は古典的システムで研究されてきた。 本研究では,量子散逸系においてチューリング不安定性が生じ,その量子的特徴である絡み合いや測定の影響を解析できることを示す。 量子光学において非線形減衰を伴う縮退パラメトリック発振器を量子アクチベーター・インヒビターユニットとして提案し、2つのアクチベーター・インヒビターユニットの系が互いに拡散結合した場合にチューリング不安定を生じることを示す。 チューリング不安定性は2つの単位間の不均一性と絡み合いを誘導し、量子ノイズによって混合される一対の不均一状態を引き起こす。 さらに,結合系の連続測定を行い,チューリング不安定性に起因する不均一性を明らかにする。 この結果はチューリング機構の普遍性を量子領域に拡張し、量子非平衡自己組織化の可能性とその量子技術への応用に関する新しい視点を提供する。

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