論文の概要: Unitary Dynamics for Open Quantum Systems with Density-Matrix Purification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.01783v1
• Date: Mon, 3 Jun 2024 21:00:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-05 20:52:25.156317
• Title: Unitary Dynamics for Open Quantum Systems with Density-Matrix Purification
• Title（参考訳）: 密度行列精製によるオープン量子系のユニタリダイナミクス
• Authors: Luis H. Delgado-Granados, Samuel Warren, David A. Mazziotti,
• Abstract要約: 我々は密度行列精製を用いたオープン量子システム(OQS)理論を強化する。 浄化は、システムと等次元の環境を絡み合わせることで、力学の統一的な記述を可能にする。 我々は、量子シミュレータに密度行列の精製を実装し、量子コンピュータに適したユニタリフレームワークに非ユニタリなOQSダイナミクスをマッピングする能力を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Accurate modeling of quantum systems interacting with environments requires addressing non-unitary dynamics, which significantly complicates computational approaches. In this work, we enhance an open quantum system (OQS) theory using density-matrix purification, enabling a unitary description of dynamics by entangling the system with an environment of equal dimension. We first establish the connection between density-matrix purification and conventional OQS methods. We then demonstrate the standalone applicability of purification theory by deriving system-environment interactions from fundamental design principles. Using model systems, we show that the purification approach extends beyond the complete positivity condition and effectively models both Markovian and non-Markovian dynamics. Finally, we implement density-matrix purification on a quantum simulator, illustrating its capability to map non-unitary OQS dynamics onto a unitary framework suitable for quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 環境と相互作用する量子システムの正確なモデリングには、計算のアプローチを著しく複雑にする非単項力学に対処する必要がある。 本研究では,密度行列の純化を用いた開量子系(OQS)理論を強化し,同じ次元の環境で系を絡み合わせることで力学のユニタリ記述を可能にする。 まず, 密度行列浄化法と従来のOQS法との接続性を確立する。 次に,システム環境相互作用を基本設計原理から導出することにより,浄化理論のスタンドアロン適用性を実証する。 モデルシステムを用いて, 完全正の条件を超えて浄化法が拡張されることを示し, マルコフ力学と非マルコフ力学の両方を効果的にモデル化する。 最後に、量子シミュレータに密度行列の精製を実装し、量子コンピュータに適したユニタリフレームワークに非ユニタリなOQSダイナミクスをマッピングする能力を示す。

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