論文の概要: Speeding up thermalization and quantum state preparation through engineered quantum collisions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20625v1
• Date: Wed, 25 Jun 2025 17:18:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.874435
• Title: Speeding up thermalization and quantum state preparation through engineered quantum collisions
• Title（参考訳）: 工学的量子衝突による熱化と量子状態生成の高速化
• Authors: Sofia Sgroi, Salvatore Lorenzo, Luca Innocenti, Paolo A. Erdman, G. Massimo Palma, Mauro Paternostro,
• Abstract要約: 我々は,衝突モデルのようなアプローチを用いて,単一モードキャビティ場の高速熱化と状態生成を実現する。 最適制御技術とは対照的に、ハミルトン制御が展開される時間依存システムはない。 我々は、圧縮された状態と非常に非ガウス的な状態の準備を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We realize fast thermalization and state preparation of a single mode cavity field using a collision model-like approach, where a sequence of qubits or three level system ancillae, sequentially interacting with the field, is engineered with a genetic algorithm approach. In contrast to optimal control techniques, there is no time-dependent system Hamiltonian control deployed and, in contrast to reservoir engineering, the engineered full system-environment dynamics is optimized, and the target is not a steady state. We prove a significant speed up in thermalization - for which we show that diagonal qubit ancilla states are sufficient - and in the preparation of coherent states. We demonstrate the preparation of squeezed states and of highly non-Gaussian states. Our work offers a new alternative for fast preparation of cavity states that lays in between optimal Hamiltonian control and reservoir engineering, and gives further insights on the resources needed to realize or speed up the preparation of such states.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 衝突モデルを用いた単一モードキャビティフィールドの高速熱化と状態生成を実現し, 連続してフィールドと相互作用する3レベル系アンシラの配列を遺伝的アルゴリズムを用いて設計した。 最適制御技術とは対照的に、ハミルトン制御が展開される時間依存システムはなく、貯水池工学とは対照的に、工学化された完全なシステム環境力学は最適化されており、ターゲットは定常状態ではない。 我々は、対角クビットアンシラ状態が十分であることを示す熱化の大幅なスピードアップと、コヒーレント状態の調製を証明した。 我々は、圧縮された状態と非常に非ガウス的な状態の準備を実証する。 我々の研究は、最適ハミルトン制御と貯水池工学の間に配置される空洞状態の高速化のための新しい代替手段を提供し、そのような状態の実現や高速化に必要な資源に関するさらなる洞察を提供する。

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