論文の概要: Dissipative Quantum Chaos unveiled by Stochastic Quantum Trajectories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.15479v3
- Date: Mon, 08 Sep 2025 20:48:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-10 14:38:26.507211
- Title: Dissipative Quantum Chaos unveiled by Stochastic Quantum Trajectories
- Title（参考訳）: 確率量子軌道による散逸量子カオス
- Authors: Filippo Ferrari, Luca Gravina, Debbie Eeltink, Pasquale Scarlino, Vincenzo Savona, Fabrizio Minganti,
- Abstract要約: 開量子多体系における量子カオスと可積分性を単一実現の動的性質として定義する。
理論的枠組みを2つの駆動散逸ボソニック系に適用する。
我々の研究は、散逸的な量子カオスとその最先端のノイズを伴う中間スケール量子デバイスに対する影響の調査の道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06841536467264132
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We define quantum chaos and integrability in open quantum many-body systems as a dynamical property of single stochastic realizations, referred to as quantum trajectories. This definition relies on the predictions of random matrix theory applied to the subset of the Liouvillian spectrum involved in each quantum trajectory. Our approach, which we name spectral statistics of quantum trajectories (SSQT), enables a natural distinction between transient and steady-state quantum chaos as general phenomena in open setups. We test the generality and reliability of the SSQT criterion on several dissipative systems, further showing that an open system with a chaotic structure can evolve towards either a chaotic or integrable steady state. We apply our theoretical framework to two driven-dissipative bosonic systems. First, we study the driven-dissipative Bose-Hubbard model, an example of quantum simulator, clarifying the interplay of integrability, transient, and steady-state chaos across its phase diagram. Our analysis shows the existence of an emergent dissipative quantum chaotic phase, whereas the classical and semi-classical limits display integrable behavior. In this regime, chaos arises from the quantum and classical fluctuations associated with the dissipation mechanisms. Second, we investigate dissipative quantum chaos in the dispersive readout of a transmon qubit: a measurement technique ubiquitous in superconducting-based quantum hardware. Through the SSQT, we distinguish regimes where the performance of the measurement instrument can be connected to the integrable or chaotic nature of the underlying driven-dissipative bosonic system. Our work offers a general 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 state-of-the-art noisy intermediate-scale quantum devices.
- Abstract（参考訳）: 開量子多体系における量子カオスと積分性は、量子軌道と呼ばれる単一の確率的実現の動的性質として定義する。
この定義は、それぞれの量子軌道に関わるリウヴィリアスペクトルの部分集合に適用されるランダム行列理論の予測に依存する。
我々のアプローチは、量子軌跡のスペクトル統計学(SSQT)と呼ばれ、オープンセットアップにおける一般的な現象として、過渡的な量子カオスと定常的な量子カオスを自然に区別することができる。
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。
理論的枠組みを2つの駆動散逸ボソニック系に適用する。
まず, 量子シミュレータの例として, 積分可能性, 過渡的, 定常的カオスの相図間の相互作用を明らかにする, 駆動散逸型Bose-Hubbardモデルについて検討する。
我々の分析では、突発的な散逸性量子カオス相の存在を示し、古典的および半古典的極限は可積分な振る舞いを示す。
この状態において、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。
次に,トランスモン量子ビットの分散読み出しにおける散逸性量子カオスについて検討する。
SSQTによって測定器の性能が、基礎となる駆動散逸ボソニック系の可積分性やカオス性に結びつくことができる状況を区別する。
我々の研究は、オープン量子システムの可積分的およびカオス的ダイナミクスの一般的な理解を提供し、散逸的量子カオスの研究の道と、最先端のノイズの中間量子デバイスに対するその影響を舗装する。
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