論文の概要: Steady-state quantum chaos in open quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.15479v2
- Date: Wed, 29 Nov 2023 13:43:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-01 03:48:40.545759
- Title: Steady-state quantum chaos in open quantum systems
- Title（参考訳）: オープン量子システムにおける定常量子カオス
- Authors: Filippo Ferrari, Luca Gravina, Debbie Eeltink, Pasquale Scarlino,
Vincenzo Savona, Fabrizio Minganti
- Abstract要約: オープン量子多体系における一般現象として、定常量子カオスの概念を導入する。
開量子系の定常状態におけるカオスと積分性は、時間進化生成器のスペクトル構造によって一意に決定される。
粒子数保存のない非平衡ボゾン系のパラダイム的例である, 駆動散逸型ボース・ハバードモデルにおける定常カオスについて検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We introduce the notion of steady-state quantum chaos as a general phenomenon
in open quantum many-body systems. Classifying an isolated or open quantum
system as integrable or chaotic relies in general on the properties of the
equations governing its time evolution. This however may fail in predicting the
actual nature of the quantum dynamics, that can be either regular or chaotic
depending on the initial state. Chaos and integrability in the steady state of
an open quantum system are instead uniquely determined by the spectral
structure of the time evolution generator. To characterize steady-state quantum
chaos we introduce a spectral analysis based on the spectral statistics of
quantum trajectories (SSQT). We test the generality and reliability of the SSQT
criterion on several dissipative systems, further showing that an open system
with chaotic structure can evolve towards either a chaotic or integrable steady
state. We study steady-state chaos in the driven-dissipative Bose-Hubbard
model, a paradigmatic example of out-of-equilibrium bosonic system without
particle number conservation. This system is widely employed as a building
block in state-of-the-art noisy intermediate-scale quantum devices, with
applications in quantum computation and sensing. Finally, our analysis shows
the existence of an emergent dissipative quantum chaos, where the classical and
semi-classical limits display an integrable behaviour. This emergent
dissipative quantum chaos arises from the quantum and classical fluctuations
associated with the dissipation mechanism. Our work establishes a fundamental
understanding of the integrable and chaotic dynamics of open quantum systems
and paves the way for the investigation of dissipative quantum chaos and its
consequences on quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: オープン量子多体系における一般現象として定常量子カオスの概念を導入する。
孤立あるいは開量子系を可積分あるいはカオスとして分類することは、一般にその時間発展を支配する方程式の性質に依存する。
しかし、これは量子力学の実際の性質を予測するのに失敗する可能性があり、それは初期状態によって規則的またはカオス的になる。
開量子系の定常状態におけるカオスと積分性は、時間進化生成器のスペクトル構造によって一意に決定される。
安定状態の量子カオスを特徴づけるために、量子軌道のスペクトル統計(SSQT)に基づくスペクトル分析を導入する。
SSQT基準の一般性と信頼性をいくつかの散逸系で検証し,カオス構造を有する開系がカオス的あるいは可積分的な定常状態へと進化可能であることを示す。
粒子数保存のない非平衡ボゾン系のパラダイム的例である, 駆動散逸型ボース・ハバードモデルにおける定常カオスについて検討した。
このシステムは、量子計算やセンシングへの応用を含む、最先端のうるさい中間スケール量子デバイスにおけるビルディングブロックとして広く利用されている。
最後に,本解析は,古典的および半古典的極限が可積分な振る舞いを示す,創発的散逸量子カオスの存在を示す。
この発散性量子カオスは、散逸機構に関連する量子的および古典的なゆらぎから生じる。
我々の研究は、オープン量子システムの積分可能でカオス的なダイナミクスを基礎的に理解し、散逸する量子カオスとその量子技術への影響を調査するための道を開く。
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