論文の概要: Qubit Dynamics beyond Lindblad: Non-Markovianity versus Rotating Wave Approximation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.06029v2
• Date: Thu, 23 Nov 2023 10:24:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-28 03:40:44.982965
• Title: Qubit Dynamics beyond Lindblad: Non-Markovianity versus Rotating Wave Approximation
• Title（参考訳）: lindblad以外の量子ビットダイナミクス:非マルコフ性と回転波近似
• Authors: Kiyoto Nakamura, Joachim Ankerhold
• Abstract要約: 量子ビットと環境自由度の間の相互作用における微妙な効果は、徐々に関連性を持ち、実験的に見えるようになる。 これは特に、量子ビット演算において最もよく用いられる数値シミュレーションプラットフォームの基礎となる時間スケールの分離に適用される。 i)これらの時間スケール分離の違反を実験的に監視できる範囲と、(ii)どれが最も深刻で高精度な予測を行うことができるかという質問に光を当てた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: With increasing performance of actual qubit devices, even subtle effects in the interaction between qubits and environmental degrees of freedom become progressively relevant and experimentally visible. This applies particularly to the timescale separations that are at the basis of the most commonly used numerical simulation platform for qubit operations, namely, the conventional Lindblad master equation (LE): the Markov approximation and the rotating wave approximation (RWA). In this contribution we shed light on the questions (i) to which extent it is possible to monitor violations of either of these timescale separations experimentally and (ii) which of them is the most severe to provide highly accurate predictions within (approximate) numerical schemes in relevant parameter ranges. For this purpose, we compare three simulation methods for the reduced density matrix with progressively growing accuracy. In particular, predictions for relaxation and decoherence of a qubit system in presence of reservoirs with Ohmic and sub-Ohmic spectral densities are explored and, with the aid of proper protocols based on Ramsey experiments, the role of non-Markovianity and RWA are revealed. We discuss potential implications for future experiments and the design of approximate yet accurate numerical approaches.
• Abstract（参考訳）: 実際の量子ビットデバイスの性能が向上するにつれて、量子ビットと環境自由度の間の相互作用の微妙な効果が徐々に関連し、実験的に見えるようになる。 これは特に、従来のリンドブラッド・マスター方程式(LE: Lindblad master equation)、マルコフ近似(Markov approximation)と回転波近似(RWA:Roing Wave approximation)という、キュービット演算に最もよく使用される数値シミュレーションプラットフォームの基礎となる時間スケールの分離に適用される。 この貢献で私たちは質問に光を当てた (i)これらの時間スケール分離のいずれの違反を実験的に監視できる程度 (ii)関連するパラメータ範囲における(近似)数値スキーム内の高精度な予測を提供するのに最も厳しいものはどれか。 そこで本研究では, 還元密度行列の3つのシミュレーション手法と, 漸進的に増加する精度を比較した。 特に,オーミックとサブオーミックのスペクトル密度を持つ貯水池の存在下での量子ビット系の緩和と非一貫性の予測について検討し,ラムゼー実験に基づく適切なプロトコルを用いて,非マルコフ性とrwaの役割を明らかにする。 今後の実験への可能性や、近似的かつ正確な数値的アプローチの設計について論じる。

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