論文の概要: Simulating open quantum systems with giant atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.13678v1
• Date: Wed, 19 Jun 2024 16:31:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-21 18:54:50.831890
• Title: Simulating open quantum systems with giant atoms
• Title（参考訳）: 巨大原子による開量子系のシミュレーション
• Authors: Guangze Chen, Anton Frisk Kockum,
• Abstract要約: 我々は、巨大原子、すなわち原子(おそらく人工)に基づくオープン量子多体系のシミュレータを導入する。 まず、2つの巨大原子からなるシミュレータが2つの結合量子ビットの力学をシミュレートできることを示す。 巨大原子に影響を及ぼす雑音に対するこれらのシミュレーション結果の頑健さを実証および解析した。
• 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: Open quantum many-body systems are of both fundamental and applicational interest. However, it remains an open challenge to simulate and solve such systems, both with state-of-the-art classical methods and with quantum-simulation protocols. To overcome this challenge, we introduce a simulator for open quantum many-body systems based on giant atoms, i.e., atoms (possibly artificial), that couple to a waveguide at multiple points, which can be wavelengths apart. We first show that a simulator consisting of two giant atoms can simulate the dynamics of two coupled qubits, where one qubit is subject to different drive amplitudes and dissipation rates. This simulation enables characterizing the quantum Zeno crossover in this model. We further show that by equipping the simulator with post-selection, it becomes possible to simulate the effective non-Hermitian Hamiltonian dynamics of the system and thereby characterize the transition from oscillatory to non-oscillatory dynamics due to varying dissipation rates. We demonstrate and analyze the robustness of these simulation results against noise affecting the giant atoms. Finally, we discuss and show how giant-atom-based simulators can be scaled up for digital-analog simulation of large open quantum many-body systems, e.g., generic dissipative spin models.
• Abstract（参考訳）: オープン量子多体系は基本的および応用的双方の関心事である。 しかし、最先端の古典的手法と量子シミュレーションプロトコルの両方で、そのようなシステムをシミュレートし、解決することは、依然としてオープンな課題である。 この課題を克服するために、我々は巨大な原子、すなわち原子(おそらく人工的)に基づくオープン量子多体系のシミュレータを導入し、波長の異なる波長の導波路に結合する。 まず、2つの巨大原子からなるシミュレータが2つの結合量子ビットの力学をシミュレートできることを示す。 このシミュレーションにより、このモデルにおける量子Zenoクロスオーバーを特徴づけることができる。 さらに, シミュレータにポストセレクションを装備することにより, 系の有効非エルミートハミルトン力学をシミュレートし, 発振速度の変化による振動から非振動ダイナミクスへの遷移を特徴付けることができることを示す。 巨大原子に影響を及ぼす雑音に対して,これらのシミュレーション結果の頑健さを実証し,解析した。 最後に,大規模オープン量子多体系,例えば汎用散逸スピンモデルのディジタルアナログシミュレーションにおいて,巨大原子系シミュレータをどのようにスケールアップできるかを論じ,実証する。

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