論文の概要: Quantum control for the Zeno effect with noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.13325v3
- Date: Wed, 04 Dec 2024 07:32:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-05 15:04:48.872910
- Title: Quantum control for the Zeno effect with noise
- Title（参考訳）: ノイズによる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。
本研究では、コヒーレント量子制御が、ノイズによって誘導される初期状態に留まる生存確率の低下を緩和する効果について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- 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 subjected to environmental noise, the quantum system may dissipate, and the quantum Zeno effect no longer works. This research starts from the physical mechanism for the decay of the quantum Zeno effect in the presence of noise 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 noise. 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 nonunitary noise is then considered to demonstrate the effect of the proposed coherent quantum control scheme in protecting the quantum Zeno effect against the noise. The decay rate of the survival probability is obtained in the presence of noise, 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 are 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。
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。
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から始まり、ノイズによって誘導される初期状態にある生存確率の低下を緩和するコヒーレント量子制御の効果を研究する。
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は、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な量子制御スキームの効果を示すと考えられる。
ノイズの存在下では生存確率の減衰速度が得られ、制御ハミルトニアンはさらに解析的に最適化され、変分法により崩壊速度を最小化する。
最適コヒーレント制御を用いた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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