論文の概要: Experimentally feasible and efficient identification of non-Markovian
quantum dynamics based on completely-positive divisibility
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.03676v1
- Date: Wed, 7 Dec 2022 14:45:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 16:55:15.355620
- Title: Experimentally feasible and efficient identification of non-Markovian
quantum dynamics based on completely-positive divisibility
- Title(参考訳): 完全正の可視性に基づく非マルコフ量子力学の実験的かつ効率的な同定
- Authors: Chan Hsu, Yu-Chien Kao, Hong-Bin Chen, Shih-Hsuan Chen, Che-Ming Li
- Abstract要約: 量子力学の非マルコビアン性は、主系が開量子系においてその環境とどのように相互作用するかを特徴づける。
CPの多様性に基づいて非マルコフ性を特定するための2つの実験可能な方法を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.4724825031148411
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The non-Markovianity of quantum dynamics characterizes how a principal system
interacts with its environment in an open quantum system. One of the essential
characteristics of a Markovian process is that it can be arbitrarily divided
into two or more legitimate completely-positive (CP) subprocesses (i.e., the
main process has CP-divisibility). However, when at least one non-CP process
exists among the divided processes, the dynamics is said to be non-Markovian.
Herein, we propose two experimentally feasible methods for identifying
non-Markovianity based on CP-divisibility. The first method is based on the
non-Markovian process robustness, which proves that non-Markovianity can be
treated as a quantum process capability and quantitatively characterizes the
ability of a non-CP process to endure a minimum amount of CP operations
required to become a CP process, where this non-CP process is determined by
quantum process tomography (QPT) and inverse matrix calculation. The second
method provides an efficient approach for identifying non-Markovian dynamics by
tomographically analyzing a minimum of just two system output states of the
dynamical process without the need for QPT. We demonstrate that both methods
can be implemented using all-optical setups and can be applied to analyze the
non-Markovianity of single-photon and two-photon dynamics in birefringent
crystals. They also can be used to explore non-Markovianity and the related
effects on quantum-information processing in other dynamical systems where
state tomography is implementable.
- Abstract(参考訳): 量子力学の非マルコビアン性は、主系が開量子系においてその環境とどのように相互作用するかを特徴づける。
マルコフ過程の本質的な特徴の1つは、2つまたはそれ以上の正の完全正(CP)サブプロセスに任意に分割できることである。
しかし、分割過程の間に少なくとも1つの非cp過程が存在する場合、ダイナミクスは非マルコフ過程と呼ばれる。
本稿では,CP-divisibility に基づく非マルコフ性同定のための2つの実験可能な手法を提案する。
最初の方法は非マルコフ過程のロバスト性に基づいており、これは非マルコフ性が量子プロセス能力として扱えることを証明し、非CPプロセスがCPプロセスになるために必要な最小のCP操作に耐える能力を定量的に特徴付け、非CPプロセスは量子プロセストモグラフィ(QPT)と逆行列計算によって決定される。
第2の方法は、QPTを必要とせずに、動的プロセスの最小2つのシステム出力状態をトモグラフィ的に解析することで、非マルコフ力学を同定する効率的な手法を提供する。
両手法とも全光学系を用いて実装可能であり,複屈折結晶の単一光子および2光子ダイナミクスの非マルコフ性解析に応用可能であることを実証した。
また、状態トモグラフィーが実装可能な他の力学系における非マルコビアン性や関連する量子情報処理への影響を探るためにも使用できる。
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