論文の概要: Proposal of a quantum version of active particles via a nonunitary quantum walk
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.15319v3
- Date: Fri, 15 Nov 2024 16:17:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-18 18:55:19.970232
- Title: Proposal of a quantum version of active particles via a nonunitary quantum walk
- Title（参考訳）: 非単位量子ウォークによる活性粒子の量子バージョンの提案
- Authors: Manami Yamagishi, Naomichi Hatano, Hideaki Obuse,
- Abstract要約: 量子能動物質の最小モデルとして非単位量子ウォークを用いた真決定論的量子能動粒子モデルを提案する。
我々は,1次元のピークの弾道伝播,2次元の定エネルギー平面に留まる歩行,および1次元と2次元の基底状態と励起状態の間の共鳴遷移に由来する振動の3つの特徴を観察した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The main aim of the present paper is to define an active particle in a quantum framework as a minimal model of quantum active matter and investigate the differences and similarities of quantum and classical active matter. Although the field of active matter has been expanding, most research has been conducted on classical systems. Here, we propose a truly deterministic quantum active-particle model with a nonunitary quantum walk as the minimal model of quantum active matter. We aim to reproduce results obtained previously with classical active Brownian particles; that is, a Brownian particle, with finite energy take-up, becomes active and climbs up a potential wall. We realize such a system with nonunitary quantum walks. We introduce new internal states, the ground state and the excited state, and a new nonunitary operator $N(g)$ for an asymmetric transition between the two states. The non-Hermiticity parameter $g$ promotes the transition to the excited state; hence, the particle takes up energy from the environment. For our quantum active particle, we successfully observe that the movement of the quantum walker becomes more active in a nontrivial manner as we increase the non-Hermiticity parameter $g$, which is similar to the classical active Brownian particle. We also observe three unique features of quantum walks, namely, ballistic propagation of peaks in one dimension, the walker staying on the constant energy plane in two dimensions, and oscillations originating from the resonant transition between the ground state and the excited state both in one and two dimensions.
- Abstract（参考訳）: 本研究の目的は,量子活性物質の最小モデルとして量子フレームワーク内の活性粒子を定義し,量子と古典的活性物質の相違と類似性を検討することである。
活性物質の分野は拡大しているが、ほとんどの研究は古典的なシステムで行われている。
本稿では、量子能動物質の最小モデルとして非単位量子ウォークを用いた真決定論的量子能動粒子モデルを提案する。
我々は、以前に古典的活発なブラウン粒子で得られた結果を再現することを目指しており、すなわち、有限エネルギーのブラウン粒子が活性となり、潜在的壁を登る。
非単位量子ウォークを持つシステムを実現する。
我々は、新しい内部状態、基底状態および励起状態を導入し、2つの状態間の非対称遷移に対して新しい非単項作用素$N(g)$を導入する。
非ハーミティシティパラメータ$g$は励起状態への遷移を促進するため、粒子は環境からエネルギーを取り出す。
量子アクティブ粒子については、古典的活性ブラウン粒子に類似した非ハーミティシティパラメータ$g$が増加するにつれて、量子ウォーカーの運動が非自明な方法でより活発になるのを観察できる。
また,1次元のピークの弾道伝播,2次元の定エネルギー面に留まる歩行,および1次元と2次元の基底状態と励起状態の共鳴遷移に由来する振動の3つの特徴を観察した。
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