論文の概要: On the non-Markovian quantum control dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.09637v1
- Date: Mon, 19 Aug 2024 01:47:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-20 17:53:49.679564
- Title: On the non-Markovian quantum control dynamics
- Title(参考訳): 非マルコフ量子制御ダイナミクスについて
- Authors: Haijin Ding, Nina H. Amini, John E. Gough, Guofeng Zhang,
- Abstract要約: 非マルコフ量子力学の開ループ制御と閉ループ計測フィードバック制御について検討する。
量子空洞電気力学(Cavity-QED)システムを例に挙げる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 2.0552363908639624
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this paper, we study both open-loop control and closed-loop measurement feedback control of non-Markovian quantum dynamics resulting from the interaction between a quantum system and its environment. We use the widely studied cavity quantum electrodynamics (cavity-QED) system as an example, where an atom interacts with the environment composed of a collection of oscillators. In this scenario, the stochastic interactions between the atom and the environment can introduce non-Markovian characteristics into the evolution of quantum states, differing from the conventional Markovian dynamics observed in open quantum systems. As a result, the atom's decay rate to the environment varies with time and can be described by nonlinear equations. The solutions to these nonlinear equations can be analyzed in terms of the stability of a nonlinear control system. Consequently, the evolution of quantum state amplitudes follows linear time-varying equations as a result of the non-Markovian quantum transient process. Additionally, by using measurement feedback through homodyne detection of the cavity output, we can modulate the steady atomic and photonic states in the non-Markovian process. When multiple coupled cavity-QED systems are involved, measurement-based feedback control can influence the dynamics of high-dimensional quantum states, as well as the resulting stable and unstable subspaces.
- Abstract(参考訳): 本稿では,非マルコフ量子力学の開ループ制御と閉ループ計測フィードバック制御の両方について,量子システムと環境との相互作用から検討する。
我々は、原子が振動子の集合体からなる環境と相互作用するキャビティ量子電気力学(キャビティ-QED)システムを例に挙げる。
このシナリオでは、原子と環境の間の確率的相互作用は、オープン量子系で観測される従来のマルコフ力学とは異なる、非マルコフ的特性を量子状態の進化に導入することができる。
その結果、環境への原子の崩壊速度は時間によって変化し、非線形方程式で説明できる。
これらの非線形方程式の解は非線形制御系の安定性の観点から解析することができる。
その結果、量子状態振幅の進化は、非マルコフ量子過渡過程の結果として線形時間変化方程式に従う。
さらに, キャビティ出力のホモダイン検出による測定フィードバックを用いることで, 非マルコフ過程における定常原子状態とフォトニック状態の変調が可能となる。
複数の共役空洞-QED系が関与する場合、測定に基づくフィードバック制御は高次元量子状態のダイナミクスや、結果として安定で不安定な部分空間に影響を及ぼす。
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