論文の概要: Quantum simulation of a general anti-PT-symmetric Hamiltonian with a trapped ion qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.01486v2
• Date: Tue, 15 Mar 2022 08:52:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-23 05:59:47.479108
• Title: Quantum simulation of a general anti-PT-symmetric Hamiltonian with a trapped ion qubit
• Title（参考訳）: トラップイオン量子ビットを持つ一般反PT対称ハミルトニアンの量子シミュレーション
• Authors: Ji Bian, Pengfei Lu, Teng Liu, Hao Wu, Xinxin Rao, Kunxu Wang, Qifeng Lao, Yang Liu, Feng Zhu, Le Luo
• Abstract要約: 単一イオンに単一量子ビットの反PT対称ハミルトニアンを設計したマイクロ波および光制御パルスシーケンスにより実装する。 我々の研究は、反PT対称系の真のオープンシステムの量子シミュレーションを可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.540612560553887
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Non-Hermitian systems satisfying parity-time (PT) symmetry have aroused considerable interest owing to their exotic features. Anti-PT symmetry is an important counterpart of the PT symmetry, and has been studied in various classical systems. Although a Hamiltonian with anti-PT symmetry only differs from its PT-symmetric counterpart in a global $\pm$ i phase, the ways they change information and energy with the enivronment are completely different, suggesting an essential different dynamics in anti-PT-symmetric systems from their PT -symmetric variants. Moreover, theortical works have shown that qubits with anti-PT-symmetric Hamiltonians (anti-PT-symmetric qubits) have superior decoherence properties over Hermitian qubits, as well as PT-symmetric ones. So far, the observation of anti-PT symmetry in individual quantum systems remains elusive. Here, we implement an anti-PT -symmetric Hamiltonian of a single qubit in a single trapped ion by a designed microwave and optical control-pulse sequence. We characterize the anti-PT phase transition by mapping out the eigenvalues at different dissipation rates. The full inforamtion of the quantum state is also obtained by quantum state tomography. Our work allows quantum simulation of genuine open-system feature of an anti-PT-symmetric system, which paves the way for utilizing non-Hermitian properties for quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: パリティ時(PT)対称性を満たす非エルミート系は、エキゾチックな特徴のためにかなりの関心を集めている。 反PT対称性はPT対称性の重要な相反し、様々な古典的システムで研究されている。 反pt対称性を持つハミルトニアンは、大域的に$\pm$ i の段階において、pt対称とのみ異なるが、情報やエネルギーの交換方法は全く異なるため、反pt対称系とそのpt対称変種における本質的なダイナミクスが示唆される。 さらに、セバルティカルな研究は、反PT対称ハミルトニアン(反PT対称クビット)を持つ量子ビットが、エルミート量子ビットやPT対称クビットよりも優れたデコヒーレンス特性を持つことを示した。 これまでのところ、個々の量子系における反PT対称性の観測は明らかになっていない。 ここでは,マイクロ波と光制御パルスによる単一閉じ込めイオン中の単一量子ビットの反pt対称ハミルトニアンを実装した。 異なる散逸率で固有値をマッピングすることで, 反pt相転移を特徴付ける。 量子状態の完全なインフォラムも量子状態トモグラフィーによって得られる。 本研究は, 量子情報処理における非エルミート的性質を利用した, 反pt対称系の真のオープンシステム特徴の量子シミュレーションを可能にする。

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