論文の概要: $\texttt{Symdyn}$: an automated algebraic solution for high-order quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.22061v2
- Date: Mon, 07 Apr 2025 16:33:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-08 14:05:35.458612
- Title: $\texttt{Symdyn}$: an automated algebraic solution for high-order quantum systems
- Title(参考訳): $\texttt{Symdyn}$:高次量子系に対する自動代数解
- Authors: D. Martínez-Tibaduiza, Vladimir Vargas-Calderón, J. G. Dueñas, J. Flórez-Jiménez, A. Z. Khoury,
- Abstract要約: この作業では、Wei-Normanメソッドのアプリケーションを自動化するPythonライブラリであるtextttSymdyn$を導入している。
このライブラリはBaker-Campbell-Hausdorff-like関係の導出に固有の類似性変換と非線形微分方程式を効率的に計算する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License:
- Abstract: Many significant quantum physical systems are characterized by Hamiltonians expressible as a linear combination of time-independent generators of a closed Lie algebra, $\hat{H}(t)=\sum_{l=1}^{L}\eta_{l}(t)\hat{g}_{l}$. The Wei-Norman method provides a framework for determining the coefficients of the corresponding time evolution operator in its factorized representation, $\hat{U}(t) = \prod_{l=1}^{L} e^{ \Lambda_{l}(t)\hat{g}_{l}}$. This work introduces $\texttt{Symdyn}$, a Python library that automates the application of this method. The library efficiently computes similarity transformations and the nonlinear differential equations intrinsic to derive Baker-Campbell-Hausdorff-like relations and the time evolution of high-order quantum systems ($L\geq 6$). We demonstrate its robustness by deriving the time evolution operator for a system of two time-dependent coupled harmonic oscillators. Additionally, we specialize the library to the Lie group $\textit{SU}(N)$, showing its versatility with $\textit{SU}(2)$, $\textit{SU}(3)$ and $\textit{SU}(4)$ examples, relevant to quantum computing.
- Abstract(参考訳): 多くの重要な量子物理系は、閉リー代数の時間非依存な生成子の線型結合として表現できるハミルトニアンによって特徴づけられる。
Wei-Norman法は、対応する時間発展作用素の係数を決定するためのフレームワークを提供する。 $\hat{U}(t) = \prod_{l=1}^{L} e^{ \Lambda_{l}(t)\hat{g}_{l}}$。
この作業では、このメソッドのアプリケーションを自動化するPythonライブラリである$\texttt{Symdyn}$を導入している。
このライブラリはBaker-Campbell-Hausdorff-like関係と高次量子系の時間進化(L\geq 6$)を導出するために固有の類似性変換と非線形微分方程式を効率的に計算する。
2つの時間依存結合型高調波発振器系の時間発展演算子を導出することにより、その堅牢性を示す。
さらに、ライブラリをLie群 $\textit{SU}(N)$ に特殊化し、量子コンピューティングに関連する $\textit{SU}(2)$, $\textit{SU}(3)$ と $\textit{SU}(4)$ の万能性を示す。
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