論文の概要: Simulating spin measurement with a finite heat bath model for the
environment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.11163v1
- Date: Sun, 24 Apr 2022 02:01:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-15 20:20:06.579588
- Title: Simulating spin measurement with a finite heat bath model for the
environment
- Title（参考訳）: 有限熱浴モデルによる環境を考慮したスピン計測のシミュレーション
- Authors: Thomas Dittrich, \'Oscar Rodr\'i guez, Carlos Viviescas
- Abstract要約: スピン測定は、メーターと装置を表す環境に結合したスピンの単位時間進化として研究される。
偏光の投射的測定の数値シミュレーションを行い、スピンを中性純状態に生成する。
最終状態における期待された量子ランダム性は、スピンが測定されたスピン作用素の2つの固有状態のいずれかに近づく傾向として、シミュレーションで明らかである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8360662552057323
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Spin measurement is studied as a unitary time evolution of the spin coupled
to an environment representing the meter and the apparatus. Modelling the
environment as a heat bath comprising only a finite number of boson modes and
represented in a basis of coherent states, following the Davydov ansatz, it can
be fully included in the quantum time evolution of the total system. We perform
numerical simulations of projective measurements of the polarization, with the
spins prepared initially in a neutral pure state. The likewise pure initial
state of the environment is constructed as a product of coherent states of the
boson modes with a random distribution of their centroids around the origin of
phase space. Switching the self-energy of the spin and the coupling to the heat
bath on and off by a time-dependent modulation, we observe the outcome of the
measurement in terms of the long-time behaviour of the spin. Interacting with
the heat bath, the spins get entangled with it and lose coherence, thus
reproduce the "collapse of the wavefunction". The expected quantum randomness
in the final state is manifest in our simulations as a tendency of the spin to
approach either one of the two eigenstates of the measured spin operator,
recovering an almost pure state. The unitary time evolution allows us to
reproducibly relate these random final states to the respective initial states
of the environment and to monitor the exchange of information between the two
subsystems in terms of their purity and mutual entropy.
- Abstract（参考訳）: スピン測定は、メーターと装置を表す環境と結合したスピンのユニタリな時間発展として研究される。
環境を有限個のボソンモードのみからなる熱浴としてモデル化し、コヒーレント状態の基底として表現すると、ダヴィドフ・アンサッツ(davydov ansatz)に従って、全系の量子時間発展に完全に含めることができる。
偏極の射影的測定の数値シミュレーションを行い、スピンは最初、中立な純粋な状態で準備された。
同様に、環境の純粋な初期状態は、位相空間の原点の周りの中心のランダムな分布を持つボソンモードのコヒーレント状態の積として構成される。
スピンの自己エネルギーと熱浴への結合を時間依存変調によって切り替えることにより、スピンの長時間挙動の観点から測定結果を観察した。
熱浴と相互作用すると、スピンは熱と絡み合ってコヒーレンスを失い、「波動関数の収束」を再現する。
最終的な状態における期待量子ランダム性は、スピンが測定されたスピン作用素の2つの固有状態のいずれかに接近し、ほぼ純粋な状態を回復する傾向として、シミュレーションで示される。
一元的時間進化により、これらのランダムな最終状態を環境の初期状態と再現的に関連付け、それらの純度と相互エントロピーの観点から2つのサブシステム間の情報の交換を監視することができる。
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