論文の概要: On the emergence of quantum memory in non-Markovian dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.21907v1
• Date: Tue, 29 Jul 2025 15:19:26 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2025-07-30 13:42:42.347014
• Title: On the emergence of quantum memory in non-Markovian dynamics
• Title（参考訳）: 非マルコフ力学における量子メモリの出現について
• Authors: Alexander Yosifov, Aditya Iyer, Vlatko Vedral, Jinzhao Sun,
• Abstract要約: 非マルコフ力学(メモリを含む)は、実際は典型的であり、メモリ効果は量子エラー補正や情報処理といった多くのタスクのリソースとして利用される。 しかし、多くの衝突モデルの力学を実現するために必要なメモリの種類、古典的または量子的タイプは分かっていない。 本研究では、フレドキンゲートを介するアンシラ内相互作用を導入し、量子ホモジェナイザーを非マルコフ系に拡張し、そのメモリの性質を研究する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
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• Abstract: Quantum systems are often hindered by decoherence due to impact from the environment. While memoryless Markovian collision models are commonly used to approximate such evolution, non-Markovian dynamics (with memory) is typical in practice, with memory effects being harnessed as a resource for many tasks like quantum error correction and information processing. Yet, the type of memory, classical or quantum, necessary to realize the dynamics of many collision models is not known. In this work, we extend the quantum homogenizer to the non-Markovian regime by introducing intra-ancilla interactions mediated by Fredkin gates, and study the nature of its memory. Using entanglement measures and relying only on the local dynamics as a witness, we prove the model can be realized with either classical or quantum memory, depending on the initialization of the reservoir and the propagation of non-classical correlations within the reservoir. We further explore how quantum memory emerges across a wide range of practical scenarios. The results shed light on the origin of memory in open quantum systems and can advent the design of near-term quantum technologies for a variety of applications.
• Abstract（参考訳）: 量子システムは環境の影響でデコヒーレンスによってしばしば妨げられる。 メモリレスマルコフ衝突モデル(英語版)はそのような進化を近似するために一般的に用いられるが、非マルコフ動力学(メモリを含む)は実際には典型的なものであり、メモリ効果は量子エラー補正や情報処理といった多くのタスクのリソースとして利用される。 しかし、多くの衝突モデルの力学を実現するために必要なメモリの種類、古典的または量子的タイプは分かっていない。 本研究では、フレドキンゲートを介するアンシラ内相互作用を導入し、量子ホモジェナイザーを非マルコフ系に拡張し、そのメモリの性質を研究する。 エンタングルメント測度を用いて局所力学のみを証人として利用することにより,貯水池の初期化と貯水池内の非古典的相関の伝播に依存して,古典的あるいは量子的記憶によってモデルが実現可能であることを証明した。 さらに、幅広い実践シナリオで量子メモリがどのように出現するかについても検討する。 その結果、オープン量子システムにおけるメモリの起源に光を当て、様々なアプリケーションのための短期量子技術の設計を創出することができる。

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