論文の概要: Memory preservation and cooperative shielding in complex quantum networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.05655v2
• Date: Tue, 05 Aug 2025 17:48:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-06 15:23:33.82124
• Title: Memory preservation and cooperative shielding in complex quantum networks
• Title（参考訳）: 複雑な量子ネットワークにおける記憶保存と協調遮蔽
• Authors: Simone Ausilio, Fausto Borgonovi, Giuseppe Luca Celardo, Jorge Yago Malo, Maria Luisa Chiofalo,
• Abstract要約: 我々は、パラダイム的なXXZハミルトニアンによって記述された量子ネットワークの輸送特性について研究する。 本研究では, メモリ保存効果の時間的相互作用が, 励起の拡散に強く影響を及ぼすことを示す。 神経科学におけるウェバーの法則の適用や、バイオミミミクスによる特定の量子技術の実装など、これらの性質が生物学に関わる問題に与える影響について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Complex quantum networks are powerful tools in the modeling of transport phenomena, particularly for biological systems, and enable the study of emergent phenomena in many-body quantum systems. High connectivity and long range interactions induce strong constraints on the system dynamics. Here, we study the transport properties of a quantum network described by the paradigmatic XXZ Hamiltonian, with non-trivial graph connectivity and topology, and long-range interaction. We show how long range interactions induce a memory preserving effects and strongly affect the spreading of the excitations due to cooperative shielding. We describe the memory-preserving effect in all-to-all connected regular networks with distance-independent couplings. Indeed the memory of the number of initially injected excitations is preserved over long times, being encoded in the number of frequencies present in the dynamics. Interestingly, we find that memory-preserving effects occur also in less regular graphs, such as quantum networks with either power-law node connectivity or complex, small-world type, architectures. We discuss the implications of these properties in biology-related problems, such as an application to Weber's law in neuroscience, and their implementation in specific quantum technologies via biomimicry. We also show how the presence of long range interaction strongly affect the dynamics of the excitations in small-world networks and power law all-to-all coupled networks. Indeed due to cooperative shielding as the connectivity or the range of interaction increase the initial excitation spreads more slowly among the network and becomes strongly dependent on the initial conditions.
• Abstract（参考訳）: 複雑な量子ネットワークは、輸送現象、特に生体系のモデリングにおいて強力なツールであり、多体量子系における創発現象の研究を可能にする。 高接続性と長距離の相互作用は、システムの力学に強い制約をもたらす。 本稿では、非自明なグラフ接続とトポロジーと長距離相互作用を持つパラダイム XXZ Hamiltonian によって記述された量子ネットワークの輸送特性について検討する。 我々は,長期にわたる相互作用が記憶の保存効果をいかに引き起こすかを示し,協調遮蔽による励起の拡散に強く影響を及ぼすことを示す。 距離非依存結合を持つ全接続正則ネットワークにおけるメモリ保存効果について述べる。 実際、最初に注入された励起数の記憶は長い時間にわたって保存され、ダイナミクスに存在する周波数数に符号化される。 興味深いことに、メモリ保存効果は、低正規のグラフでも発生し、例えば、節電ノード接続を持つ量子ネットワークや、複雑で小さな世界型のアーキテクチャなどである。 神経科学におけるウェバーの法則の適用や、バイオミミミクスによる特定の量子技術の実装など、これらの性質が生物学に関わる問題に与える影響について論じる。 また, 長距離相互作用の存在が, 小世界のネットワークにおける励起のダイナミクスや, オール・ツー・オール結合ネットワークの電力則に強く影響を与えることを示す。 実際、接続性や相互作用範囲が増加するにつれて協調的な遮蔽のため、初期励起はネットワーク間でよりゆっくりと広がり、初期条件に強く依存する。

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