論文の概要: Quantum channel for modeling spin-motion dephasing in Rydberg chains
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.24082v1
- Date: Mon, 30 Jun 2025 17:37:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-01 21:27:54.174971
- Title: Quantum channel for modeling spin-motion dephasing in Rydberg chains
- Title（参考訳）: Rydberg 鎖におけるスピンモーションデファースモデリングのための量子チャネル
- Authors: Christopher Wyenberg, Kent Ueno, Alexandre Cooper,
- Abstract要約: 我々は、リドベルク相互作用を持つ中性原子鎖におけるスピンと運動自由度の結合から生じる散逸ダイナミクスをモデル化するための量子チャネルを導入する。
我々は,小システムの正確な対角化に対するアプローチの精度をベンチマークし,その妥当性と摂動的破壊の開始点を同定した。
次に、量子チャネルを適用して、正確に対角化することで、拡張されたリドベルク鎖の単一スピン励起の輸送中の忠実度損失を計算する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.99833362998488
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We introduce a quantum channel to model the dissipative dynamics resulting from the coupling between spin and motional degrees of freedom in chains of neutral atoms with Rydberg interactions. The quantum channel acts on the reduced spin state obtained under the frozen gas approximation, modulating its elements with time-dependent coefficients. These coefficients can be computed exactly in the perturbative regime, enabling efficient modeling of spin-motion dephasing in systems too large for exact methods. We benchmark the accuracy of our approach against exact diagonalization for small systems, identifying its regime of validity and the onset of perturbative breakdown. We then apply the quantum channel to compute fidelity loss during transport of single-spin excitations across extended Rydberg chains in regimes intractable via exact diagonalization. By revealing the quantum-classical crossover, these results establish a bound on the maximum chain length for efficient entanglement distribution. The quantum channel significantly reduces the complexity of simulating spin dynamics coupled to motional degrees of freedom, providing a practical tool for estimating the impact of spin-motion coupling in near-term experiments with Rydberg atom arrays.
- Abstract（参考訳）: 我々は、リドベルク相互作用を持つ中性原子鎖におけるスピンと運動自由度の結合から生じる散逸ダイナミクスをモデル化するための量子チャネルを導入する。
量子チャネルは、凍結ガス近似の下で得られた還元スピン状態に作用し、その要素を時間依存係数で変調する。
これらの係数は摂動状態において正確に計算することができ、正確な方法には大きすぎるシステムにおけるスピンモーションデフォーカスの効率的なモデリングを可能にする。
我々は,小システムの正確な対角化に対するアプローチの精度をベンチマークし,その妥当性と摂動的破壊の開始点を同定した。
次に、量子チャネルを用いて、厳密な対角化によって誘引可能なレギュレーションにおいて、拡張されたリドバーグ鎖をまたいだ単一スピン励起の輸送中の忠実度損失を計算する。
量子古典的交叉を明らかにすることにより、これらの結果は、効率的な絡み合い分布のための最大鎖長の有界性を確立する。
量子チャネルは、運動自由度に結合されたスピンダイナミクスのシミュレーションの複雑さを著しく低減し、Rydberg原子アレイを用いた短期実験におけるスピンモーションカップリングの影響を推定するための実用的なツールを提供する。
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