論文の概要: Quantum Coherence of Critical Unstable Two-Level Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.06031v2
• Date: Mon, 10 Jul 2023 14:28:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-11 22:25:10.116623
• Title: Quantum Coherence of Critical Unstable Two-Level Systems
• Title（参考訳）: 臨界不安定二層系の量子コヒーレンス
• Authors: Dimitrios Karamitros, Thomas McKelvey, Apostolos Pilaftsis
• Abstract要約: 量子ビットのブロッホ球形式を用いて不安定な2レベル量子系の力学を詳細に研究する。 臨界不安定量子ビット系はコヒーレンス-デコヒーレンス振動のような非定型的な挙動を示す。
• 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 study in detail the dynamics of unstable two-level quantum systems by adopting the Bloch-sphere formalism of qubits. By employing the Bloch-vector representation for such unstable qubit systems, we identify a novel class of critical scenarios in which the so-called energy-level and decay-width vectors, ${\bf E}$ and ${\bf\Gamma}$, are orthogonal to one another, and the parameter $r = |{\bf \Gamma}|/(2|{\bf E}|)$ is less than 1. Most remarkably, we find that critical unstable qubit systems exhibit atypical behaviours like coherence--decoherence oscillations when analysed in an appropriately defined co-decaying frame of the system. In the same frame, a unit Bloch vector ${\bf b}$ describing a pure critical qubit will sweep out unequal areas during equal intervals of time, while rotating about the vector ${\bf E}$. These phenomena emerge beyond the usual oscillatory pattern due to the energy-level difference of the two-level quantum system. Interestingly enough, we observe that these new features will persist even for quasi-critical scenarios, in which the vectors ${\bf E}$ and ${\bf\Gamma}$ are not perfectly orthogonal to each other. Applications of our results to quantum information and to unstable meson--antimeson and other systems are discussed.
• Abstract（参考訳）: 量子ビットのブロッホ球形式を用いて不安定な2レベル量子系の力学を詳細に研究する。 このような不安定な量子ビット系のブロッホベクトル表現を用いることで、いわゆるエネルギーレベルベクトルと減衰幅ベクトルである ${\bf e}$ と ${\bf\gamma}$ が互いに直交し、パラメータ $r = |{\bf \gamma}|/(2|{\bf e}|)$ が 1 未満となるような、新しい臨界シナリオのクラスを特定する。 最も驚くべきことに、臨界不安定な量子ビット系は、システムの適切に定義された共沈系で解析された場合、コヒーレンス・デコヒーレンス振動のような非定型的な振る舞いを示す。 同じフレームで、純粋な臨界量子ビットを記述する単位ブロッホベクトル ${\bf b}$ は、同じ時間間隔で不等な領域を掃き、一方、ベクトル ${\bf e}$ の周りで回転する。 これらの現象は、2レベル量子系のエネルギーレベル差によって通常の振動パターンを越えて現れる。 興味深いことに、これらの新機能は準クリティカルなシナリオでも継続するので、ベクトル ${\bf e}$ と ${\bf\gamma}$ は互いに完全に直交するものではない。 量子情報および不安定な中間子-アタイムソンおよび他のシステムへの適用について論じる。

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