論文の概要: Quantum Process Tomography of a Room-Temperature Alkali-Metal Vapor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.19634v1
• Date: Wed, 27 Aug 2025 07:14:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-28 19:07:41.541858
• Title: Quantum Process Tomography of a Room-Temperature Alkali-Metal Vapor
• Title（参考訳）: 室温アルカリ金属蒸気の量子プロセストモグラフィ
• Authors: Yujie Sun, Marek Kopciuch, Arash Dezhang Fard, Szymon Pustelny,
• Abstract要約: 量子プロセストモグラフィ(QPT)は、ボルン・マルコフ近似の下で開かれた量子系の力学を再構築する手法である。 本研究では, 室温87ドルRb蒸気アンサンブルを用いて, キュトリト・リウビリアンの高忠実度再構成を実現する方法について実験的に検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.100125927005667
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum process tomography (QPT) is a technique for reconstructing the dynamics of open quantum systems under the Born-Markov approximation, as described by a Liouvillian superoperator, capturing both coherent and dissipative processes. While QPT is well established for qubits, it presents significant experimental challenges in multi-level qudits. In room-temperature atomic vapors, these difficulties arise from complex interactions, residual fields present in the system, environmental noise, and inhomogeneities in the medium. Overcoming these limitations is essential for accurate modeling and precise control of such systems--a critical step toward practical usage of the QPT. We present a QPT method that we experimentally validate on a room-temperature $^{87}$Rb vapor ensemble, achieving high-fidelity reconstruction of qutrit Liouvillians. Our approach establishes a computationally efficient framework for characterizing open quantum systems, enabling the study of non-unitary dynamics, efficient benchmarking of quantum sensors, and data-driven identification of environmental noise correlations.
• Abstract（参考訳）: 量子プロセストモグラフィ(Quantum Process tomography、QPT)は、リウヴィリアのスーパーオペレーターによって記述された、ボルン・マルコフ近似の下で開かれた量子系の力学を再構築する技法である。 QPTは量子ビットに対して十分に確立されているが、マルチレベル量子ビットにおいて重要な実験課題が提示されている。 室温の原子蒸気では、これらの困難は複雑な相互作用、系の残留磁場、環境騒音、媒体内の不均一性から生じる。 これらの制限を克服することは、これらのシステムの正確なモデリングと正確な制御に不可欠であり、QPTの実用化に向けた重要なステップである。 室温$^{87}$Rb蒸気アンサンブルを用いたQPT法を提案する。 提案手法は,非一意力学,量子センサの効率的なベンチマーク,および環境騒音相関のデータ駆動同定が可能な,オープン量子システムのキャラクタリゼーションのための計算効率の良いフレームワークを確立する。

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