論文の概要: Quantum Control for Zeno effect with noises
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.13325v2
- Date: Thu, 22 Feb 2024 17:28:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-23 11:55:45.511210
- Title: Quantum Control for Zeno effect with noises
- Title（参考訳）: ノイズを伴うゼノ効果の量子制御
- Authors: Haorui Chen, Shengshi Pang
- Abstract要約: 量子ゼノ効果(英: quantum Zeno effect)は、量子力学において特徴的な現象であり、頻繁な射影測定が量子系の進化を妨げる非自明な効果を記述するものである。
この研究は、ノイズの存在下での量子ゼノ効果の崩壊の物理的メカニズムを研究する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The quantum Zeno effect is a distinctive phenomenon in quantum mechanics,
describing the nontrivial effect of frequent projective measurements on
hindering the evolution of a quantum system. However, when subjecting to
environmental noises, the quantum system may dissipate and the quantum Zeno
effect no longer works. This research studies the physical mechanism for the
decay of the quantum Zeno effect in the presence of noises, and investigates
the effect of coherent quantum controls on mitigating the decrease of the
survival probability that the system stays in the initial state induced by the
noises. We derive the decay rate of the survival probability with and without
coherent quantum controls in general, and show that when the frequency of the
projective measurements is large but finite, proper coherent controls by
sufficiently strong Hamiltonians can be designed to decrease the decay rate of
the survival probability. A two-level quantum system suffering from typical
unitary and non-unitary noises is then considered to demonstrate the effect of
the proposed coherent quantum control scheme in protecting the quantum Zeno
effect against the noises. The decay rate of the survival probability is
obtained in the presence of the noises, and the control Hamiltonian is further
optimized analytically to minimize the decay rate by a variational approach.
The evolution paths of the quantum system with the optimal coherent controls is
illustrated numerically for different scenarios to explicitly show how the
coherent control scheme works in lowering the decay of survival probability.
- Abstract（参考訳）: 量子ゼノ効果(英: quantum zeno effect)は、量子力学における特異な現象であり、量子系の進化を妨げる頻繁な射影計測の非自明な効果を記述する。
しかし、環境騒音を受けると、量子系は消滅し、量子ゼノ効果はもはや機能しない。
本研究では,ノイズの存在下での量子ゼノ効果の減衰の物理機構を解明し,コヒーレント量子制御が雑音による初期状態におけるシステムの生存確率の低下を緩和する効果について検討した。
我々は、一般にコヒーレント量子制御による生存確率の減衰率を導出し、射影測定の周波数が大きいが有限であるとき、十分に強いハミルトニアンによる適切なコヒーレント制御が生存確率の減衰率を減少させるように設計されていることを示す。
次に、典型的なユニタリノイズと非ユニタリノイズに苦しむ2レベル量子システムは、量子ゼノ効果のノイズに対する保護におけるコヒーレント量子制御方式の効果を示すと考えられる。
雑音の存在下で生存確率の減衰率を求め、変分的アプローチにより減衰率を最小化するために、制御ハミルトニアンをさらに解析的に最適化する。
最適コヒーレント制御による量子系の進化経路は、コヒーレント制御スキームが生存確率の低下にどのように作用するかを明確に示すために、異なるシナリオに対して数値的に説明される。
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