論文の概要: Quantum Property Preservation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.11262v1
• Date: Wed, 21 Aug 2024 01:06:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-22 18:48:55.621457
• Title: Quantum Property Preservation
• Title（参考訳）: 量子物性保存
• Authors: Kumar Saurav, Daniel A. Lidar,
• Abstract要約: 量子特性保存(QPP)は、量子システムのターゲット特性をできるだけ長く維持する問題である。 ここでは、QPPを形式化し解析する一般理論を開発する。 系状態のスカラー関数として符号化された特性を,スムーズな制御ハミルトニアンを用いた連続制御により時間的に保存することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.255961793913651
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum property preservation (QPP) is the problem of maintaining a target property of a quantum system for as long as possible. This problem arises naturally in the context of open quantum systems subject to decoherence. Here, we develop a general theory to formalize and analyze QPP. We characterize properties encoded as scalar functions of the system state that can be preserved time-locally via continuous control using smoothly varying, time-dependent control Hamiltonians. The theory offers an intuitive geometric interpretation involving the level sets of the target property and the stable and unstable points related to the noise channel. We present solutions for various noise channels and target properties, which are classified as trivially controllable, uncontrollable, or controllable. In the controllable scenario, we demonstrate the existence of control Hamiltonian singularities and breakdown times, beyond which property preservation fails. QPP via Hamiltonian control is complementary to quantum error correction, as it does not require ancilla qubits or rely on measurement and feedback. It is also complementary to dynamical decoupling, since it uses only smooth Hamiltonians without pulsing and works in the regime of Markovian open system dynamics. From the perspective of control theory, this work addresses the challenge of tracking control for open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 量子特性保存(QPP)は、量子システムのターゲット特性をできるだけ長く維持する問題である。 この問題は、非コヒーレンス(decoherence)の対象となるオープン量子系の文脈で自然に発生する。 ここでは、QPPを形式化し解析する一般理論を開発する。 系状態のスカラー関数として符号化された特性を,スムーズに変化する時間依存制御ハミルトニアンの連続制御により局所的に保存することができる。 この理論は、目標特性のレベルセットとノイズチャネルに関連する安定かつ不安定な点を含む直観的な幾何学的解釈を提供する。 様々なノイズチャネルとターゲット特性の解を,自明に制御可能,制御不能,制御不能と分類する。 制御可能なシナリオでは、制御ハミルトン特異点と破壊時間の存在を実証する。 ハミルトン制御によるQPPは、アシラ量子ビットを必要とせず、測定やフィードバックに頼るため、量子誤差補正を補完する。 これはまた、スムーズなハミルトニアンのみをパルシングなしで使用し、マルコフ開系力学の体制で機能するため、動的疎結合を補完する。 制御理論の観点から、この研究はオープン量子系のトラッキング制御の課題に対処する。

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