論文の概要: Active Quantum Reservoir Engineering: Using a Qubit to Manipulate its Environment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.16898v1
• Date: Thu, 22 May 2025 16:58:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-23 17:12:48.472968
• Title: Active Quantum Reservoir Engineering: Using a Qubit to Manipulate its Environment
• Title（参考訳）: アクティブな量子貯留層工学:Qubitを使って環境を制御
• Authors: Marcelo Janovitch, Matteo Brunelli, Patrick P. Potts,
• Abstract要約: 本研究では, 量子システムに対する時間依存制御を環境の操作に用いる, アクティブ貯水池工学の理論的枠組みを開発する。 2レベル系の環境に結合した超伝導量子ビットと、核スピンに結合した半導体量子ドットである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum reservoir engineering leverages dissipative processes to achieve desired behavior, with applications ranging from entanglement generation to quantum error correction. Therein, a structured environment acts as an entropy sink for the system and no time-dependent control over the system is required. We develop a theoretical framework for active reservoir engineering, where time-dependent control over a quantum system is used to manipulate its environment. In this case, the system may act as an entropy sink for the environment. Our framwork captures the dynamical interplay between system and environment, and provides an intuitive picture of how finite-size effects and system-environment correlations allow for manipulating the environment by repeated initialization of the quantum system. We illustrate our results with two examples: a superconducting qubit coupled to an environment of two-level systems and a semiconducting quantum dot coupled to nuclear spins. In both scenarios, we find qualitative agreement with previous experimental results, illustrating how active control can unlock new functionalities in open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 量子貯水池工学は、散逸過程を活用して所望の動作を達成する。 これにより、構造環境はシステムのエントロピーシンクとして機能し、システムに対する時間依存制御は不要となる。 我々は,量子システムに対する時間依存制御を環境の操作に用いる,アクティブ貯水池工学の理論的枠組みを開発する。 この場合、システムは環境のエントロピーシンクとして機能する。 我々のフラムワークは、システムと環境の間の動的相互作用を捉え、量子システムの繰り返し初期化によって、有限サイズ効果とシステム環境相関が環境をどう操作するかを直感的に表現する。 2レベル系の環境に結合した超伝導量子ビットと、核スピンに結合した半導体量子ドットである。 どちらのシナリオでも、オープンな量子システムにおいて、アクティブな制御がいかに新しい機能を解き放つかを示す、以前の実験結果と定性的な一致を見いだすことができる。

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