論文の概要: Unitary Evolutions Sourced By Interacting Quantum Memories: Closed Quantum Systems Directing Themselves Using Their State Histories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.05583v2
• Date: Thu, 9 Jun 2022 17:33:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-01 04:21:30.021847
• Title: Unitary Evolutions Sourced By Interacting Quantum Memories: Closed Quantum Systems Directing Themselves Using Their State Histories
• Title（参考訳）: 量子記憶の相互作用によって引き起こされるユニタリ進化:状態履歴を用いた閉量子系
• Authors: Alireza Tavanfar, Aliasghar Parvizi, Marco Pezzutto
• Abstract要約: 本稿では,量子記憶の瞬間的選択が相互作用する新しい量子システムと行動相を定式化し,解析する。 ユニタリ進化を生成する 'Quantum Memory Made' Hamiltonians (QMM-Hs) は、エルミート非局所インタイム作用素である。 我々はQMM相互作用が純粋に内部的な動的相転移を引き起こすことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose, formulate and analyze novel quantum systems and behavioral phases in which the momentary choices of quantum memories interact in order to source the system's internal interactions and unitary time evolutions. In a closed system of the kind, the unitary evolution operator is updated, moment by moment, by being remade out of the system's 'experience', that is, its developed quantum-state-history. The 'Quantum Memory Made' Hamiltonians (QMM-Hs) which generate these unitary evolutions are Hermitian nonlocal-in-time operators composed of the arbitrarily-chosen past-until-present density operators of the closed system, or its arbitrary subsystems. The time evolutions in correspondence are described by novel nonlinear and nonlocal von Neumann and Schr\"odinger equations. We establish that nontrivial Purely-QMM unitary evolutions are 'Robustly Non-Markovian', meaning that the maximum temporal distances between the chosen quantum memories must exceed finite lower bounds which are set by the interaction couplings. After general formulation and considerations, we take on the sufficiently-involved task of obtaining and classifying behavioral phases of one-qubit pure-state evolutions generated by first-to-third order polynomial QMM-Hs made out of one, two and three quantum memories. The behavioral attractors which are resulted from QMM-Hs are characterized and classified using QMM two-point-function observables as the natural probes, upon combining analytical methods with extensive numerical analyses. We establish that QMM phase diagrams are outstandingly rich, having diverse classes of unprecedented unitary evolutions with physically remarkable behaviours. Moreover, we show that QMM interactions give rise to novel purely-internal dynamical phase transitions. Finally, we suggest independent fundamental and applied domains and disciplines where QMM-Hs can be used advantageously.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子記憶の瞬間的選択がシステムの内部相互作用とユニタリ時間発展の源泉として相互作用する,新しい量子システムと行動相を定式化し,解析する。 この種の閉じたシステムでは、ユニタリ進化作用素は、系の「経験」、すなわちその発達した量子状態-歴史から作り直され、瞬間的に更新される。 これらのユニタリ進化を生成する 'Quantum Memory Made' Hamiltonian (QMM-Hs) は、閉系の任意の非局所時間作用素またはその任意の部分系からなるエルミート作用素である。 対応の時間進化は、新しい非線形で非局所なフォン・ノイマン方程式とシュリンガー方程式によって記述される。 非自明な純QMMユニタリ進化は 'Robustly Non-Markovian' であり、つまり、選択された量子メモリ間の最大時間距離は、相互作用結合によって設定される有限の下界を超えなければならない。 一般的な定式化と考察を経て,1,2,3量子記憶からなる1次多項式qmm-hsによって生成される1量子ビットの純粋状態進化の行動相を十分に獲得し,分類する。 QMM-Hsから生じる行動アトラクタを,QMM2点関数オブザーバブルを自然なプローブとして用いて,解析手法と広範囲な数値解析を組み合わせることにより特徴付け,分類した。 qmm相図は非常に豊かであり、物理的に顕著な振る舞いを持つ前例のないユニタリ進化の多様なクラスを持つ。 さらに,QMM相互作用が純粋に内部的な動的相転移を引き起こすことを示す。 最後に、QMM-Hsを有効活用できる独立した基本および応用分野を提案する。

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