論文の概要: Decoherence time maximization and partial isolation for open quantum harmonic oscillator memory networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.20675v1
- Date: Wed, 26 Mar 2025 16:09:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-27 13:19:30.354710
- Title: Decoherence time maximization and partial isolation for open quantum harmonic oscillator memory networks
- Title（参考訳）: オープン量子調和振動子メモリネットワークにおけるデコヒーレンス時間最大化と部分分離
- Authors: Igor G. Vladimirov, Ian R. Petersen, Guodong Shi,
- Abstract要約: ハイゼンベルク図形量子メモリは、ハイゼンベルク図形量子メモリとして用いられる。
本稿では、量子ネットワークが外部フィールドにのみ影響される動的変数のサブセットを持つような設定について論じる。
部分的に分離されたサブネットワークは、高忠実度限界においてより長いデコヒーレンス時間を持ち、量子メモリの特に関連する候補となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.929399529593514
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- Abstract: This paper considers a network of open quantum harmonic oscillators which interact with their neighbours through direct energy and field-mediated couplings and also with external quantum fields. The position-momentum dynamic variables of the network are governed by linear quantum stochastic differential equations associated with the nodes of a graph whose edges specify the interconnection of the component oscillators. Such systems can be employed as Heisenberg picture quantum memories with an engineered ability to approximately retain initial conditions over a bounded time interval. We use the quantum memory decoherence time defined previously in terms of a fidelity threshold on a weighted mean-square deviation for a subset (or linear combinations) of network variables from their initial values. This approach is applied to maximizing a high-fidelity asymptotic approximation of the decoherence time over the direct energy coupling parameters of the network. The resulting optimality condition is a set of linear equations for blocks of a sparse matrix associated with the edges of the direct energy coupling graph of the network. We also discuss a setting where the quantum network has a subset of dynamic variables which are affected by the external fields only indirectly, through a complementary ``shielding'' system. This holds under a rank condition on the network-field coupling matrix and can be achieved through an appropriate field-mediated coupling between the component oscillators. The partially isolated subnetwork has a longer decoherence time in the high-fidelity limit, thus providing a particularly relevant candidate for a quantum memory.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、直接エネルギーと磁場を介するカップリングと外部量子場を介し、近隣と相互作用するオープン量子調和振動子のネットワークについて考察する。
ネットワークの位置-運動の動的変数は、エッジが成分発振器の相互接続を規定するグラフのノードに関連する線形量子確率微分方程式によって制御される。
このようなシステムは、境界時間間隔で初期条件をほぼ保持する技術を持つハイゼンベルク図形量子メモリとして利用することができる。
我々は、初期値からネットワーク変数のサブセット(または線形結合)に対する重み付き平均二乗偏差に対する忠実度しきい値で以前に定義された量子メモリデコヒーレンス時間を使用する。
この手法は、ネットワークの直接エネルギー結合パラメータよりもデコヒーレンス時間の高忠実漸近近似を最大化するために適用される。
結果の最適性条件は、ネットワークの直接エネルギー結合グラフのエッジに関連付けられたスパース行列のブロックに対する線形方程式の集合である。
また、量子ネットワークが外部の場にのみ影響される動的変数のサブセットを持つような設定についても、補完的な `shielding'' システムを通して論じる。
これは、ネットワーク-フィールド結合行列上のランク条件で保持され、成分発振器間の適切な場媒介結合によって達成される。
部分的に分離されたサブネットワークは、高忠実度限界においてより長いデコヒーレンス時間を持ち、量子メモリの特に関連する候補となる。
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