論文の概要: Quantum Simulation of Spin-Boson Models with Structured Bath

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.14624v1
• Date: Thu, 23 May 2024 14:32:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-24 14:35:49.639584
• Title: Quantum Simulation of Spin-Boson Models with Structured Bath
• Title（参考訳）: 構造浴を用いたスピン-ボソンモデルの量子シミュレーション
• Authors: Ke Sun, Mingyu Kang, Hanggai Nuomin, George Schwartz, David N. Beratan, Kenneth R. Brown, Jungsang Kim,
• Abstract要約: 捕捉したイオンの運動状態を用いた構造浴を用いたスピンボソンモデルの量子シミュレーションを行う。 最大3つのローレンツピークからなるスペクトル密度を持つ様々なスピンボソンモデルの力学をシミュレートする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7148514211041472
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The spin-boson model, involving a spin interacting with a bath of quantum harmonic oscillators, is a widely used representation of open quantum systems. Trapped ions present a natural platform for the quantum simulation of such models; however, previous experiments have been limited to simulating a scenario where a spin is coherently coupled to bosonic modes, which neglects capturing the dissipation of the bath. In our work, we perform quantum simulations of spin-boson models with structured baths using the motional states of trapped ions. We demonstrate the capability for adjusting the bath's temperature and continuous spectral density by adding randomness to the control parameters. Subsequently, we simulate the dynamics of various spin-boson models with spectral densities composed of up to three Lorentzian peaks. The experimental outcomes closely align with theoretical predictions, suggesting the advantage of adding the trapped-ion system's experimental noise for simulating open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: スピンボソンモデル(スピンボソンモデル、英: spin-boson model、英: spin-boson model)は、量子調和振動子の浴と相互作用するスピンを含む、オープン量子系の広く使われている表現である。 トラップされたイオンは、そのようなモデルの量子シミュレーションの自然なプラットフォームを示すが、以前の実験は、スピンがボソニックモードとコヒーレントに結合しているシナリオをシミュレートすることに限定されている。 本研究では, 捕捉したイオンの運動状態を用いて, 構造浴を用いたスピンボソンモデルの量子シミュレーションを行った。 制御パラメータにランダム性を加えることにより,浴槽温度と連続スペクトル密度を調整する能力を示す。 その後、最大3つのローレンツピークからなるスペクトル密度を持つ様々なスピンボソンモデルの力学をシミュレートする。 実験結果は理論的な予測と密接に一致しており、開量子系をシミュレートするためにトラップイオン系の実験的ノイズを加える利点を示唆している。

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