論文の概要: Fast and efficient long-distance quantum state transfer in long-range spin-$\frac{1}{2}$ models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.08182v1
• Date: Mon, 11 Aug 2025 17:01:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:29.223685
• Title: Fast and efficient long-distance quantum state transfer in long-range spin-$\frac{1}{2}$ models
• Title（参考訳）: 長距離スピン-$\frac{1}{2}$モデルにおける高速で効率的な長距離量子状態転移
• Authors: F. Faria, C. C. Nelmes, T. J. G. Apollaro, T. P. Spiller, I. D'Amico,
• Abstract要約: 量子状態移動は、長いスピン$frac12$線形鎖の最も近い隣り合うカップリングスキームを超えて研究される。 隣り合うハミルトンの分散関係の性質を爆発させると、平均転写忠実度は99%以上に達する。
• 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: Quantum state transfer is investigated beyond the nearest-neighbour coupling scheme in long spin-$\frac{1}{2}$ linear chains. Exploiting the properties of the next-nearest neighbour Hamiltonian's dispersion relation, it is shown that with minimal engineering, i.e., an on-site magnetic field on the two end sites and only a few symmetrically-modified end inter-site couplings, an average transfer fidelity above $99\%$ can be achieved. To leading order, the required time scales linearly with the length of the chain. Such a fast, high-quality quantum state transfer is based on the ballistic propagation of the wave packet centred in the linear region of the dispersion relation by means of the on-site magnetic field. At the same time, the wave packet width, modulated by the inter-site couplings at the chain ends, whose values are found via a carefully designed genetic algorithm, is constrained mostly in the linear region of the dispersion relation. Our coupling scheme is shown to hold for arbitrary values of the next-nearest inter-site coupling and can be straightforwardly applied to longer range coupling schemes.
• Abstract（参考訳）: 量子状態移動は、長いスピン-$\frac{1}{2}$線形鎖の最も近い隣り合うカップリングスキームを超えて研究される。 隣り合うハミルトニアンの分散関係の性質を爆発させ、最小限の工学、すなわち2つの端点上のオンサイト磁場と数個の対称に修飾されたエンドサイト間カップリングにより、99\%以上の平均移動忠実度が達成できることが示される。 リードオーダーでは、必要時間とチェーンの長さは線形にスケールする。 このような高速で高品質な量子状態移動は、オンサイト磁場による分散関係の線形領域を中心とする波状パケットの弾道伝播に基づいている。 同時に、チェーン終端におけるサイト間カップリングによって変調されたウェーブパケット幅は、慎重に設計された遺伝的アルゴリズムによって値が見出されるが、主に分散関係の線形領域に制約される。 我々のカップリングスキームは、次のアレスト間カップリングの任意の値を保持することが示され、より長い範囲のカップリングスキームに容易に適用できる。

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