論文の概要: Universal cooling of quantum systems via randomized measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.11964v3
- Date: Fri, 25 Jul 2025 13:36:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-28 14:14:27.176082
- Title: Universal cooling of quantum systems via randomized measurements
- Title（参考訳）: ランダム化測定による量子系の普遍冷却
- Authors: Josias Langbehn, George Mouloudakis, Emma King, Raphaël Menu, Igor Gornyi, Giovanna Morigi, Yuval Gefen, Christiane P. Koch,
- Abstract要約: システムメータ間相互作用がランダムに選択された場合,量子系はシステムの詳細を知らずに冷却可能であることを示す。
我々は、汎用的、構造に依存しないプロトコルを通じて、複雑な量子システムの堅牢でスケーラブルな冷却の基本的なメカニズムとして同定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.47321763526812183
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Designing cooling protocols is believed to require knowledge of the system spectrum. In contrast, cooling in nature occurs whenever the system is coupled to a cold bath. How does nature know how to cool? A natural cold bath can be mimicked with a reservoir of "meter" qubits that are initialized in their ground state. We show that a quantum system can be cooled without knowledge of system details when system-meter interactions and meter splittings are chosen randomly. For sufficiently small interaction strengths and long interaction times, the protocol ensures that resonant energy-exchange processes, leading to cooling, dominate over heating. Effectively, the dynamics is then captured by the rotating-wave approximation, which we identify as the basic mechanism for robust and scalable cooling of complex quantum systems through generic, structure-independent protocols. This offers a versatile universal framework for controlling quantum matter far from equilibrium, in particular, for quantum computing and simulation.
- Abstract（参考訳）: 冷却プロトコルの設計には、システムスペクトルの知識が必要であると考えられている。
対照的に、自然の冷却は、システムが冷水浴に結合されるたびに起こる。
自然はどのように冷却するかを知っていますか。
自然の冷たい風呂は、その基底状態で初期化される「メートル」量子ビットの貯水池で模倣することができる。
システムメータ間相互作用とメータ分割がランダムに選択された場合,量子系はシステムの詳細を知らずに冷却可能であることを示す。
十分に小さな相互作用強度と長い相互作用時間のために、このプロトコルは共鳴エネルギー交換過程が冷却につながることを保証し、加熱よりも支配的である。
実効的には、このダイナミクスは回転波近似によって捉えられ、構造に依存しない一般的なプロトコルを通じて複雑な量子システムの堅牢でスケーラブルな冷却の基礎メカニズムとして認識される。
これは、量子コンピューティングとシミュレーションにおいて、特に平衡から遠く離れた量子物質を制御する汎用的な普遍的なフレームワークを提供する。
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