論文の概要: A Search for Classical Subsystems in Quantum Worlds
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.10895v2
- Date: Thu, 30 May 2024 22:05:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-03 19:42:50.715055
- Title: A Search for Classical Subsystems in Quantum Worlds
- Title（参考訳）: 量子世界の古典的サブシステムの探索
- Authors: Arsalan Adil, Manuel S. Rudolph, Andrew Arrasmith, Zoë Holmes, Andreas Albrecht, Andrew Sornborger,
- Abstract要約: 我々は、サブシステムの準古典的記述を許容する大域ヒルベルト空間の分解を発見するための体系的なアプローチをとる。
エネルギー固有ベクトルが分離可能な分解において、すべてのハミルトニアンがポインタ基底を持つことを示す。
我々は、ハミルトニアンがそのような分解を行うことができるいくつかの解析形式を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.49478969093606673
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Decoherence and einselection have been effective in explaining several features of an emergent classical world from an underlying quantum theory. However, the theory assumes a particular factorization of the global Hilbert space into constituent system and environment subsystems, as well as specially constructed Hamiltonians. In this work, we take a systematic approach to discover, given a fixed Hamiltonian, (potentially) several factorizations (or tensor product structures) of a global Hilbert space that admit a quasi-classical description of subsystems in the sense that certain states (the "pointer states") are robust to entanglement. We show that every Hamiltonian admits a pointer basis in the factorization where the energy eigenvectors are separable. Furthermore, we implement an algorithm that allows us to discover a multitude of factorizations that admit pointer states and use it to explore these quasi-classical "realms" for both random and structured Hamiltonians. We also derive several analytical forms that the Hamiltonian may take in such factorizations, each with its unique set of features. Our approach has several implications: it enables us to derive the division into quasi-classical subsystems, demonstrates that decohering subsystems do not necessarily align with our classical notion of locality, and challenges ideas expressed by some authors that the propensity of a system to exhibit classical dynamics relies on minimizing the interaction between subsystems. From a quantum foundations perspective, these results lead to interesting ramifications for relative-state interpretations. From a quantum engineering perspective, these results may be useful in characterizing decoherence free subspaces and other passive error avoidance protocols.
- Abstract（参考訳）: デコヒーレンスとアインシュタイン選択は、基礎となる量子論から創発的古典世界のいくつかの特徴を説明するのに効果的である。
しかしながら、この理論は、大域ヒルベルト空間の特定の分解を構成系と環境サブシステム、および特別に構築されたハミルトニアンに仮定する。
この研究において、固定ハミルトニアンが与えられたとき、ある状態(「ポインター状態」)が絡み合いに対して堅牢であるという意味での準古典的なサブシステムの記述を許容する大域ヒルベルト空間のいくつかの分解(あるいはテンソル積構造)を発見する体系的なアプローチをとる。
すべてのハミルトニアンがエネルギー固有ベクトルが分離可能な分解においてポインタ基底を持つことを示す。
さらに、ポインタ状態を受け入れた多数の因子化を発見し、それらをランダムかつ構造化されたハミルトニアンの両方に対して準古典的な「現実」を探索するアルゴリズムを実装した。
また、ハミルトニアンがそのような分解を行うことができるいくつかの解析形式を導出し、それぞれが一意的な特徴を持つ。
このアプローチにはいくつかの意味がある: 準古典的なサブシステムへの分割を導出し、部分システムのデコヒーリングが局所性という古典的な概念と必ずしも一致しないことを示す。
量子基底の観点から、これらの結果は相対状態の解釈に興味深い影響をもたらす。
量子工学の観点からは、これらの結果はデコヒーレンス自由部分空間や他のパッシブエラー回避プロトコルの特徴付けに有用である。
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