論文の概要: Experimental Liouvillian exceptional points in a quantum system without Hamiltonian singularities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.14993v2
• Date: Tue, 10 Dec 2024 17:18:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-11 14:33:39.053147
• Title: Experimental Liouvillian exceptional points in a quantum system without Hamiltonian singularities
• Title（参考訳）: ハミルトニアン特異点を持たない量子系における実験的リウィリア特異点
• Authors: Shilan Abo, Patrycja Tulewicz, Karol Bartkiewicz, Şahin K. Özdemir, Adam Miranowicz,
• Abstract要約: ハミルトニアン例外点は、非エルミート・ハミルトニアンのスペクトル退化である。 開量子系の進化における量子ジャンプは、量子リウビリアンを考えることによって適切に説明される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Hamiltonian exceptional points (HEPs) are spectral degeneracies of non-Hermitian Hamiltonians describing classical and semiclassical open systems with losses and/or gain. However, this definition overlooks the occurrence of quantum jumps in the evolution of open quantum systems. These quantum effects are properly accounted for by considering quantum Liouvillians and their exceptional points (LEPs). Specifically, an LEP corresponds to the coalescence of two or more eigenvalues and the corresponding eigenmatrices of a given Liouvillian at critical values of external parameters [Minganti \emph{et al.}, Phys. Rev. A {\bf 100}, 062131 (2019)]. Here, we explicitly describe how standard quantum process tomography, which reveals the dynamics of a quantum system, can be readily applied to detect and characterize quantum LEPs of quantum non-Hermitian systems. We conducted experiments on an IBM quantum processor to implement a prototype model with one-, two-, and three qubits simulating the decay of a single qubit through competing channels, resulting in LEPs but not HEPs. Subsequently, we performed tomographic reconstruction of the corresponding experimental Liouvillian and its LEPs using both single- and two-qubit operations. This example underscores the efficacy of process tomography in tuning and observing LEPs even in the absence of HEPs.
• Abstract（参考訳）: ハミルトニアン例外点(英: Hamiltonian exceptional points、HEPs)は、古典的および半古典的開系に損失や利得を持つ非エルミート的ハミルトニアンのスペクトル退化である。 しかし、この定義は開量子系の進化における量子ジャンプの発生を見落としている。 これらの量子効果は、量子Liouvilliansとその例外点(LEPs)を考えることによって適切に説明される。 具体的には、LEPは2つ以上の固有値の合体と、外部パラメータ(Minganti \emph{et al }, Phys)の臨界値における与えられたリウビリアンの対応する固有行列に対応する。 A {\bf 100}, 062131 (2019)] ここでは、量子系の力学を明らかにする標準的な量子プロセストモグラフィーが、量子非エルミタン系の量子LEPを検出・特徴づけするために、容易に適用可能であることを明記する。 我々は,1量子ビットと2量子ビットと3量子ビットのプロトタイプモデルを実装するために,IBM量子プロセッサの実験を行った。 その後,実験用LiouvillianとそのEPのトモグラフィー再構成を行った。 この例は、HEPが欠如していても、EPのチューニングと観察におけるプロセストモグラフィーの有効性を裏付けるものである。

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