論文の概要: Gain on ground state of quantum system for truly $\mathcal{PT}$ symmetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.22728v1
- Date: Wed, 30 Jul 2025 14:47:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-31 16:14:18.260933
- Title: Gain on ground state of quantum system for truly $\mathcal{PT}$ symmetry
- Title（参考訳）: 真の$\mathcal{PT}$対称性に対する量子系の基底状態の利得
- Authors: Bing-Bing Liu, Shi-Lei Su,
- Abstract要約: 真の$mathcalPT$-対称量子系の場合、従来の非エルミート的ハミルトニアンは$H = H_rm Drive -igamma|1ranglelangle1| + igamma|0ranglelangle0|$である。
すべての軌道を平均化した後、基底状態$|0rangle$$+igamma|0ranglelangle0|$) で有効利得を達成する方法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.788223630896052
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: For a truly $\mathcal{PT}$-symmetric quantum system, the conventional non-Hermitian Hamiltonian is $H = H_{\rm drive} -i\gamma|1\rangle\langle1| + i\gamma|0\rangle\langle0|$, where $\Omega$ and $\gamma$ are real parameters. The three terms respectively represent coherent coupling, loss (on state $|1\rangle$), and gain (on state $|0\rangle$). However, realizing the gain term $+i\gamma|0\rangle\langle0|$ has remained an outstanding challenge for quantum system, especially on ground state -- no theoretical or experimental schemes have definitively demonstrated its achievement. While systems omitting this gain term can exhibit a passively $\mathcal{PT}$-symmetric energy spectrum (featuring a parallel imaginary shift) and display related phenomena, they fail to capture the full physical behavior and unique properties inherent to truly $\mathcal{PT}$-symmetric systems. In this manuscript, we propose a method to achieve effective gain on the ground state $|0\rangle$ ($+i\gamma|0\rangle\langle0|$) after averaging all trajectories, by integrating the S{\o}rensen-Reiter effective operator method with the Wiseman-Milburn master equation for continuous measurement and instantaneous feedback control after averaging the evolution over all trajectories. This approach provides a possible pathway to efficiently construct truly $\mathcal{PT}$-symmetric quantum devices, offering a powerful platform for engineering quantum resources vital for quantum information technology applications.
- Abstract（参考訳）: 真に$\mathcal{PT}$-対称量子系の場合、従来の非エルミート的ハミルトニアンは$H = H_{\rm drive} -i\gamma|1\rangle\langle1| + i\gamma|0\rangle\langle0|$であり、$\Omega$と$\gamma$は実パラメータである。
3つの項はそれぞれコヒーレント結合、損失(状態 $|1\rangle$)、ゲイン(状態 $|0\rangle$)を表す。
しかし、$+i\gamma|0\rangle\langle0|$というゲイン項を実現することは、量子系、特に基底状態において顕著な挑戦であり、理論的または実験的なスキームは、その達成を確定的に証明していない。
この利得項を省略する系は受動的に$\mathcal{PT}$-対称エネルギースペクトル(平行な虚数シフトを特徴とする)を示し、関連する現象を表示するが、真の$\mathcal{PT}$-対称系に固有の完全な物理的挙動と固有の性質を捉えることができない。
本稿では,S{\o}rensen-Reiter 実効演算子法と Wiseman-Milburn 実効演算子法を統合することで,すべての軌道上の進化を平均化して,基底状態 $|0\rangle$$$+i\gamma|0\rangle\langle0|$) で有効利得を達成する方法を提案する。
このアプローチは、真に$\mathcal{PT}$-symmetric 量子デバイスを効率的に構築するための経路を提供する。
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