論文の概要: State Permutation Control in Non-Hermitian Multiqubit Systems with Suppressed Non-Adiabatic Transitions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.16160v1
• Date: Mon, 27 Jan 2025 15:57:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-28 13:55:49.283096
• Title: State Permutation Control in Non-Hermitian Multiqubit Systems with Suppressed Non-Adiabatic Transitions
• Title（参考訳）: 非断熱遷移を抑制した非エルミタン多ビット系の状態置換制御
• Authors: Ievgen I. Arkhipov, Philippe Lewalle, Franco Nori, Şahin K. Özdemir, K. Birgitta Whaley,
• Abstract要約: 我々は、EPをホストし、完全に実エネルギースペクトルを持つ実効非エルミートハミルトニアンによって支配される相互作用量子ビットのモデルを導入する。 本研究は,従来の信念とは対照的に,時間変調マルチキュービットシステムにおける制御状態の置換を実現するために非ハーミティシティを利用することができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Non-Hermitian systems have been at the focus of intense research for over a decade, partly due to their nontrivial energy topology formed by intersecting Riemann manifolds with branch points known as exceptional points (EPs). This spectral property can be exploited, e.g., to achieve controlled state permutations that are necessary for implementing a wide class of classical and quantum information protocols. However, the imaginary spectra of typical non-Hermitian systems lead to instabilities and breakdown of adiabaticity, which impedes the practical use of EP-induced energy topologies in quantum information protocols that explicitly rely on symmetric state flips. On the other hand, techniques that help to suppress non-adiabatic transitions in non-Hermitian systems have also been developed, but these advances have so far been limited to single qubits. In this work, we address this long-standing problem by introducing a model of interacting qubits governed by an effective non-Hermitian Hamiltonian that hosts EPs and possesses a completely real energy spectrum. We demonstrate that such non-Hermitian Hamiltonians enable realization of permutation groups in the multi-qubit eigenspace. Our findings indicate that, contrary to previous beliefs, non-Hermiticity can be utilized to achieve controlled state permutations in time-modulated multiqubit systems, thus paving the way for the advancement and development of novel quantum information protocols.
• Abstract（参考訳）: 非エルミート系は、10年以上にわたり激しい研究の中心であり、部分的にはリーマン多様体と例外点(EP)と呼ばれる分岐点を交わすことによって形成される非自明なエネルギートポロジーのためである。 このスペクトル特性は、例えば、古典的および量子的情報プロトコルの幅広いクラスを実装するのに必要な制御された状態置換を達成するために利用することができる。 しかし、典型的な非エルミート系の想像スペクトルは、非エルミート性の不安定性と崩壊を引き起こし、これは対称状態フリップに明示的に依存する量子情報プロトコルにおけるEP誘起エネルギートポロジの実践的利用を妨げる。 一方、非エルミート系における非断熱遷移を抑制する技術も開発されているが、これらの進歩は今のところ単一量子ビットに限られている。 本研究では、EPをホストし、完全に実エネルギースペクトルを持つ実効非エルミートハミルトニアンによって支配される相互作用量子ビットのモデルを導入することで、この長年にわたる問題に対処する。 そのような非エルミート的ハミルトニアンが多ビット固有空間における置換群の実現を可能にすることを実証する。 本研究は,従来の考え方とは対照的に,時間変調マルチキュービットシステムにおける制御状態の置換を実現するために非ハーミティシティを利用することができ,新しい量子情報プロトコルの進歩と発展の道を開くことを示唆している。

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