論文の概要: Coherence-decoherence interplay in quantum systems due to projective stochastic pulses: The case of Rabi oscillations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06579v1
• Date: Wed, 09 Apr 2025 05:02:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-10 16:15:25.382672
• Title: Coherence-decoherence interplay in quantum systems due to projective stochastic pulses: The case of Rabi oscillations
• Title（参考訳）: 射影確率パルスによる量子系のコヒーレンス-デコヒーレンス相互作用:Rabi振動の場合
• Authors: Sushanta Dattagupta, Shamik Gupta,
• Abstract要約: コヒーレンスとデコヒーレンスの相互作用は、3レベル量子システムで実行される。 この研究は、ポアソン駆動のパルスシーケンスによってシステムの一貫性のある一元的進化がランダムに中断されるシナリオに基づいている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The interplay of coherence and decoherence is played out in a three-level quantum system, in which the third level is incoherently coupled to the second one which itself is in coherent interaction with the first level. The study is based on a stochastic scenario in which the coherent, unitary evolution of the system is randomly interrupted by a Poisson-driven pulse sequence. In the absence of an external pulse, the system undergoes coherent, unitary evolution restricted to the subspace spanned by the first level (level $1$) and the second level (level $2$). The application of a pulse induces transitions between the second and the third level (level $3$), thereby introducing non-unitary effects that perturb the otherwise isolated two-level dynamics. The pulses are assumed to have infinitesimal duration, with strengths modeled as random variables that are uncorrelated across different pulses. A representative model for the stochastically-averaged transition (super)operator mimicking the dynamics induced by the application of pulses allows for an analytical derivation of the matrix elements of the averaged density operator. When the system is initially in level $1$, we obtain in particular the temporal behavior of the stay-put probability, that is, the probability $P_1(t)$ that the system is still in level $1$ at time $t$. As a function of time, the quantity $P_1(t)$ exhibits a coherence-to-decoherence crossover behavior. At short times $t \ll 1/\lambda$, where $\lambda$ is the average frequency at which pulses are applied to the system, coherent dynamics dominate. Consequently, $P_1(t)$ displays pronounced Rabi-like oscillations. At long times $t \gg 1/\lambda$, decoherence effects prevail, leading to an exponential decay of the form $P_1(t) \sim \exp(-\lambda t)$.
• Abstract（参考訳）: コヒーレンスとデコヒーレンスの相互作用は、第3のレベルが第1のレベルとのコヒーレント相互作用にある第2のレベルと非コヒーレントに結合された3レベルの量子システムで実行される。 この研究は、ポアソン駆動パルスシーケンスによってシステムの一貫性とユニタリ進化がランダムに中断される確率的シナリオに基づいている。 外部パルスがない場合、系はコヒーレントで、一元進化は第1レベル(レベル1ドル)と第2レベル(レベル2ドル)に制限される部分空間に制限される。 パルスの応用は、第2レベルと第3レベル(レベル3$)の遷移を誘導し、そうでなければ分離された2レベルダイナミクスを摂動させる非単体効果を導入する。 パルスは無限小持続時間と仮定され、異なるパルス間で無相関なランダム変数としてモデル化される。 パルスの適用によって誘導される力学を模倣する確率論的平均遷移(スーパー)演算子の代表モデルは、平均密度演算子の行列要素の解析的導出を可能にする。 システムは当初、レベル$が1ドルであった場合、特にステープ確率の時間的挙動、すなわち、システムが時間$t$でレベル$1ドルである確率$P_1(t)$を得る。 時間の関数として、$P_1(t)$はコヒーレンス対デコヒーレンス交差挙動を示す。 短時間で$t \ll 1/\lambda$、$\lambda$は、システムにパルスが適用される平均周波数であり、コヒーレントダイナミクスが支配的である。 その結果、$P_1(t)$はRabiに似た振動を発音する。 長い時間に$t \gg 1/\lambda$ が成立すると、デコヒーレンス効果は$P_1(t) \sim \exp(-\lambda t)$ という形の指数的崩壊をもたらす。

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