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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.14624v4
• Date: Fri, 25 Oct 2024 03:07:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-28 09:36:48.282892
• 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: トラップされたイオンは、オープン量子系の量子力学をシミュレートするための自然なプラットフォームを提供する。 完全プログラム可能な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。 実験結果は理論的な予測と密接に一致し、トラップイオン系を用いたオープン量子系のシミュレーションが成功したことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7148514211041472
• License:
• Abstract: The spin-boson model, involving spins interacting with a bath of quantum harmonic oscillators, is a widely used representation of open quantum systems. Trapped ions present a natural platform for simulating the quantum dynamics of such models, thanks to the presence of both high quality internal qubit states and the motional modes of the ions that can simulate the relevant quantum degrees of freedom. In our work, we extend the previous body of work that focused on coherent coupling of the spins and bosons to perform quantum simulations with structured dissipative 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 fully programmable control parameters. Subsequently, we simulate the dynamics of various spin-boson models with noise spectral densities constructed from coupling to several dissipative harmonic oscillator modes. The experimental outcomes closely align with theoretical predictions, indicating successful simulation of open quantum systems using a trapped-ion system.
• 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包含する、オープン量子系の広く用いられる表現である。 トラップされたイオンは、高品質な内部量子ビット状態と関連する量子自由度をシミュレートできるイオンの運動モードの両方があるため、そのようなモデルの量子力学をシミュレートする自然なプラットフォームを提供する。 我々の研究は、スピンとボソンのコヒーレントなカップリングに焦点を当てた以前の研究を拡張し、捕捉されたイオンの運動状態を用いて構造的な散逸浴を用いて量子シミュレーションを行う。 完全プログラム可能な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、結合から複数の発散型高調波発振器モードに構成された雑音スペクトル密度を持つスピンボソンモデルの力学をシミュレーションする。 実験結果は理論的な予測と密接に一致し、トラップイオン系を用いたオープン量子系のシミュレーションが成功したことを示す。

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