論文の概要: Invariant-based control of quantum many-body systems across critical points

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.05469v1
• Date: Mon, 11 Sep 2023 14:09:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-12 12:27:57.823914
• Title: Invariant-based control of quantum many-body systems across critical points
• Title（参考訳）: 臨界点を越えた量子多体系の不変系制御
• Authors: Hilario Espin\'os, Loris Maria Cangemi, Amikam Levy, Ricardo Puebla, Erik Torrontegui
• Abstract要約: 量子多体システムは、量子ベースの技術の探求において重要な要素として浮上している。 量子相転移における高速かつ高忠実な進化を可能にする制御プロトコルは特に興味深い。 ここでは、多体系の最低エネルギー部分空間における完全な断熱的進化を保証する不変な制御手法を設計する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum many-body systems are emerging as key elements in the quest for quantum-based technologies and in the study of fundamental physics. In this context, finding control protocols that allow for fast and high fidelity evolutions across quantum phase transitions is of particular interest. Ideally, such controls should be scalable with the system size and not require controllable and unwanted extra interactions. In addition, its performance should be robust against potential imperfections. Here we design an invariant-based control technique that ensures perfect adiabatic-like evolution in the lowest energy subspace of the many-body system, and is able to meet all these requirements -- tuning the controllable parameter according to the analytical control results in high-fidelity evolutions operating close to the speed limit, valid for any number particles. As such, Kibble-Zurek scaling laws break down, leading to tunable and much better time scaling behavior. We illustrate our findings by means of detailed numerical simulations in the transverse-field Ising and long-range Kitaev models and demonstrate the robustness against noisy controls and disorder.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系は、量子ベースの技術や基礎物理学の研究において重要な要素として出現している。 この文脈では、量子相転移における高速かつ高忠実な進化を可能にする制御プロトコルを見つけることが特に興味深い。 理想的には、このようなコントロールはシステムサイズに合わせてスケーラブルで、制御可能で不要な余分なインタラクションを必要としないべきです。 さらに、その性能は潜在的な欠陥に対して堅牢であるべきである。 ここでは,多体系の最低エネルギー部分空間における完全断熱的な進化を保証し,これら全ての要件を満たせる不変量に基づく制御手法を考案する。 このように、Kibble-Zurekのスケーリング法則は崩壊し、変更可能で、より優れたスケーリング行動へと繋がる。 本研究は, 横フィールドIsingモデルと長距離Kokuevモデルにおいて, 詳細な数値シミュレーションを行い, ノイズ制御や障害に対する堅牢性を示す。

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