論文の概要: Free expansion of a Gaussian wavepacket using operator manipulations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.00059v1
• Date: Fri, 28 Apr 2023 19:20:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-02 17:27:46.253235
• Title: Free expansion of a Gaussian wavepacket using operator manipulations
• Title（参考訳）: 演算子操作を用いたガウス波束のフリー展開
• Authors: Alessandro M. Orjuela and J. K. Freericks
• Abstract要約: ガウス波束の自由展開は、学部の量子クラスでよく議論される問題である。 本研究では,ガウス波束を高調波発振器の基底状態と考えることで自由膨張を計算する方法を提案する。 量子インストラクションが進化して量子情報科学の応用が広まるにつれ、このよく知られた問題をスキューズフォーマリズムを使って再研究することで、学生は量子センシングで押された状態がどのように使われているかの直感を身につけることができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 77.34726150561087
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The free expansion of a Gaussian wavepacket is a problem commonly discussed in undergraduate quantum classes by directly solving the time-dependent Schrodinger equation as a differential equation. In this work, we provide an alternative way to calculate the free expansion by recognizing that the Gaussian wavepacket can be thought of as the ground state of a harmonic oscillator with its frequency adjusted to give the initial width of the Gaussian, and the time evolution, given by the free-particle Hamiltonian, being the same as the application of a time-dependent squeezing operator to the harmonic oscillator ground state. Operator manipulations alone (including the Hadamard lemma and the exponential disentangling identity) then allow us to directly solve the problem. As quantum instruction evolves to include more quantum information science applications, reworking this well known problem using a squeezing formalism will help students develop intuition for how squeezed states are used in quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: ガウス波束のフリー展開は、時間依存シュロディンガー方程式を直接微分方程式として解くことによって、学部の量子クラスでよく議論される問題である。 本研究では、ガウス波束を周波数を調整した高調波振動子の基底状態とみなすことができ、ガウス波束の初期幅を与えることができ、自由粒子ハミルトニアンによって与えられる時間発展は、時依存スケズ演算子の高調波振動子基底状態への適用と同じである、と認識して自由膨張を計算する方法を提案する。 演算子操作は単独で(アダマール補題や指数的非絡み合いの同一性を含む)、直接その問題を解くことができる。 量子インストラクションが進化して量子情報科学の応用が広まるにつれ、このよく知られた問題をスキューズフォーマリズムを使って再研究することで、学生は量子センシングで押された状態がどのように使われているかの直感を身につけることができる。

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