論文の概要: Disorder-averaged Qudit Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.17519v1
• Date: Mon, 23 Dec 2024 12:32:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 15:57:23.454080
• Title: Disorder-averaged Qudit Dynamics
• Title（参考訳）: 障害平均クイディットダイナミクス
• Authors: Gopal Chandra Santra, Philipp Hauke,
• Abstract要約: 我々は、ハミルトニアンが生成する障害平均力学の正確な解を導出する。 本稿では、スピン1/2$、スピン1/2$、クロック演算子によって記述された量子ビットおよびキューディット系のスキームについて説明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Understanding how physical systems are influenced by disorder is a fundamental challenge in quantum science. Addressing its effects often involves numerical averaging over a large number of samples, and it is not always easy to gain an analytical handle on exploring the effect of disorder. In this work, we derive exact solutions for disorder-averaged dynamics generated by any Hamiltonian that is a periodic matrix (potentially with non-trivial base, a property also called ($p,q$)-potency). Notably, this approach is independent of the initial state, exact for arbitrary evolution times, and it holds for Hermitian as well as non-Hermitian systems. The ensemble behavior resembles that of an open quantum system, whose decoherence function or rates are determined by the disorder distribution and the periodicity of the Hamiltonian. Depending on the underlying distribution, the dynamics can display non-Markovian characteristics detectable through non-Markovian witnesses. We illustrate the scheme for qubit and qudit systems described by (products of) spin $1/2$, spin $1$, and clock operators. Our methodology offers a framework to leverage disorder-averaged exact dynamics for a range of applications in quantum-information processing and beyond.
• Abstract（参考訳）: 物理系がどのように障害の影響を受けているかを理解することは、量子科学における根本的な課題である。 その効果に対処するためには、多くの場合、多数のサンプルに対する数値的な平均化が伴う。 本研究では、周期行列であるハミルトニアン(潜在的には非自明な基底を持つ)が生成する障害平均力学の正確な解を導出する。 特に、このアプローチは初期状態とは独立であり、任意の進化時間に対して完全であり、エルミート系だけでなく非エルミート系に対しても成り立つ。 アンサンブルの挙動は、ハミルトニアンの障害分布と周期性によってデコヒーレンス関数またはレートが決定されるオープン量子系のものと似ている。 基礎となる分布に依存すると、力学は非マルコフ的目撃者を通して検出可能な非マルコフ的特徴を示すことができる。 本稿では、スピン1/2$、スピン1/2$、クロック演算子によって記述された量子ビットおよびキューディット系のスキームについて説明する。 我々の方法論は、量子情報処理などにおける様々な応用に、乱れ平均の正確な力学を利用するためのフレームワークを提供する。

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