論文の概要: Designing open quantum systems with known steady states: Davies generators and beyond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.14538v2
• Date: Tue, 21 Jan 2025 22:05:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-23 13:28:34.277969
• Title: Designing open quantum systems with known steady states: Davies generators and beyond
• Title（参考訳）: 既知定常状態を持つオープン量子系の設計:デイビーズジェネレータ以降
• Authors: Jinkang Guo, Oliver Hart, Chi-Fang Chen, Aaron J. Friedman, Andrew Lucas,
• Abstract要約: 対象定常状態(混合状態)を持つ非平衡量子力学の一般モデルを構築するための体系的枠組みを提供する。 我々は、安定的ハミルトン主義者のギブス状態に注目し、散逸過程とユニタリ過程の速度を制限することによって、局所リンドブラディアンと相容れないものを特定する。 例えば、測定可能な2点関数は、横磁場の臨界比と測定とフィードバックの速度で、距離で臨界(パワーロー)スケーリングを示す「測定誘起位相遷移」を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9903198600681908
• License:
• Abstract: We provide a systematic framework for constructing generic models of nonequilibrium quantum dynamics with a target stationary (mixed) state. Our framework identifies (almost) all combinations of Hamiltonian and dissipative dynamics that relax to a steady state of interest, generalizing the Davies' generator for dissipative relaxation at finite temperature to nonequilibrium dynamics targeting arbitrary stationary states. We focus on Gibbs states of stabilizer Hamiltonians, identifying local Lindbladians compatible therewith by constraining the rates of dissipative and unitary processes. Moreover, given terms in the Lindbladian not compatible with the target state, our formalism identifies the operations -- including syndrome measurements and local feedback -- one must apply to correct these errors. Our methods also reveal new models of quantum dynamics: for example, we provide a "measurement-induced phase transition" in which measurable two-point functions exhibit critical (power-law) scaling with distance at a critical ratio of the transverse field and rate of measurement and feedback. Time-reversal symmetry -- defined naturally within our formalism -- can be broken both in effectively classical and intrinsically quantum ways. Our framework provides a systematic starting point for exploring the landscape of dynamical universality classes in open quantum systems, as well as identifying new protocols for quantum error correction.
• Abstract（参考訳）: 対象定常状態(混合状態)を持つ非平衡量子力学の一般モデルを構築するための体系的枠組みを提供する。 我々の枠組みは、有限温度での散逸緩和のためのデービーズ生成器を任意の定常状態をターゲットにした非平衡ダイナミクスに一般化し、ハミルトン力学と散逸動力学のすべての組み合わせを(ほとんど)同定する。 我々は、安定的なハミルトンのギブス状態に注目し、散逸過程とユニタリ過程の速度を制限し、局所的なリンドブラディアンをそれと相容れないものと同定する。 さらに、リンドブラディアンの用語が対象の状態と互換性がないことを考慮し、我々の定式化は、症候群の測定や局所的なフィードバックを含む操作を識別し、これらの誤りを修正するために適用する必要がある。 例えば、測定可能な2点関数は、横磁場の臨界比と測定とフィードバックの速度で、距離で臨界(パワーロー)スケーリングを示す「測定誘起位相遷移」を提供する。 我々の形式主義の中で自然に定義される時間反転対称性は、効果的に古典的かつ本質的な量子的方法の両方で破られる。 我々のフレームワークは、オープン量子システムにおける動的普遍性クラスのランドスケープを探索するための体系的な出発点を提供するとともに、量子誤り訂正のための新しいプロトコルを同定する。

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