論文の概要: Hamiltonian characterisation of multi-time processes with classical memory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.01998v1
- Date: Mon, 02 Dec 2024 22:06:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-04 15:43:48.705874
- Title: Hamiltonian characterisation of multi-time processes with classical memory
- Title（参考訳）: 古典記憶を用いたマルチタイムプロセスのハミルトン的特徴化
- Authors: Kaumudibikash Goswami, Abhinash Kumar Roy, Varun Srivastava, Barr Perez, Christina Giarmatzi, Alexei Gilchrist, Fabio Costa,
- Abstract要約: 開量子系の研究における中心的な問題は、非マルコフ過程の特徴付けである。
積固有状態を持つ時間依存ハミルトニアンは、常に特定の種類の古典記憶を生成することを示す。
また、最も一般的な古典記憶過程は量子回路によって生成可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.29316801942271303
- License:
- Abstract: A central problem in the study of open quantum systems is the characterisation of non-Markovian processes, where an environment retains memory of its interaction with the system. A key distinction is whether or not this memory can be simulated classically, as this can lead to efficient modelling and noise mitigation. Powerful tools have been developed recently within the process matrix formalism, a framework that conveniently characterises all multi-time correlations through a sequence of measurements. This leads to a detailed classification of classical and quantum-memory processes and provides operational procedures to distinguish between them. However, these results leave open the question of what type of system-environment interactions lead to classical memory. More generally, process-matrix methods lack a direct connection to joint system-environment evolution, a cornerstone of open-system modelling. In this work, we characterise Hamiltonian and circuit-based models of system-environment interactions leading to classical memory. We show that general time-dependent Hamiltonians with product eigenstates, and where the environment's eigenstates form a time-independent, orthonormal basis, always produce a particular type of classical memory: probabilistic mixtures of unitary processes. Additionally, we show that the most general type of classical-memory processes can be generated by a quantum circuit in which system and environment interact through a specific class of controlled unitaries. Our results establish the first strong link between process-matrix methods and traditional Hamiltonian-based approaches to open quantum systems.
- Abstract（参考訳）: オープン量子系の研究における中心的な問題は、環境がシステムとの相互作用の記憶を保持する非マルコフ過程の特徴付けである。
重要な違いは、このメモリを古典的にシミュレートできるかどうかである。
プロセス行列形式(Process matrix formalism)は、一連の測定によって、すべてのマルチタイム相関を便利に特徴付けるフレームワークである。
これにより、古典的および量子メモリプロセスの詳細な分類が行われ、それらを区別する操作手順が提供される。
しかし、これらの結果は、システムと環境の相互作用が古典記憶にどんな影響を及ぼすかという疑問を残している。
より一般的には、プロセス行列法は、オープン・システム・モデリングの基盤であるジョイント・システム・環境進化と直接のつながりを欠いている。
本研究では、古典記憶につながるシステム環境相互作用のハミルトニアンモデルとサーキットベースモデルを特徴づける。
積固有状態を持つ一般時依存ハミルトニアンは、環境の固有状態が時間に依存しない正規直交基底を形成する場合、常に古典記憶の特定のタイプ、すなわちユニタリ過程の確率的混合を生成することを示す。
さらに,制御ユニタリの特定のクラスを介してシステムと環境が相互作用する量子回路によって,最も一般的な古典記憶プロセスが生成されることを示す。
我々の結果は、プロセス行列法と従来のハミルトンに基づくオープン量子システムへのアプローチとの間に最初の強いつながりを確立する。
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