論文の概要: Non-Markovian amplitude damping in a central spin model with random couplings

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.12670v1
• Date: Tue, 16 Sep 2025 04:50:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-17 17:50:52.887468
• Title: Non-Markovian amplitude damping in a central spin model with random couplings
• Title（参考訳）: ランダムカップリングを伴う中心スピンモデルにおける非マルコフ振幅減衰
• Authors: Mehboob Rashid, Rayees A Mala, Saima Bashir, Muzaffar Qadir Lone,
• Abstract要約: オープン量子系の非マルコフ的挙動形成におけるシステムバスバス結合の役割について検討する。 削減されたダイナミクスの特性は、環境の本質的な記憶に依存していることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Non-Markovian dynamics is central to quantum information processing, as memory effects strongly influence coherence preservation, metrology, and communication. In this work, we investigate the role of stochastic system--bath couplings in shaping non-Markovian behavior of open quantum systems, using the central spin model within a time-convolutionless master equation framework. We show that the character of the reduced dynamics depends jointly on the intrinsic memory of the environment and on the structure of the system--environment interaction. In certain regimes, the dynamics simplify to pure dephasing, while in general both amplitude damping and dephasing contribute to the evolution. By employing two complementary measures: the Quantum Fisher Information (QFI) flow and the Breuer--Laine--Piilo (BLP) measure, we demonstrate that QFI flow may fail to witness memory effects in weak-coupling and near-resonant regimes, whereas the BLP measure still detects information backflow. Furthermore, external modulation of the interaction kernel produces qualitatively richer behavior, including irregular and frequency-dependent revivals of non-Markovianity. These results clarify the physical origin of memory effects, highlight the limitations of single-witness approaches, and suggest that stochasticity and modulation can be harnessed to engineer robust, noise-resilient quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 非マルコフ力学は量子情報処理の中心であり、メモリ効果はコヒーレンス保存、メトロジー、通信に強く影響を及ぼす。 本研究では、時間-畳み込みのないマスター方程式の枠組みにおける中心スピンモデルを用いて、開量子系のマルコフ的非マルコフ的挙動の形成における確率的系-バスカップリングの役割について検討する。 縮小された力学の特徴は、環境の内在記憶とシステム環境相互作用の構造に強く依存していることを示し、特定の状態においては、振幅減衰とデフォーカスの両方が進化に寄与するが、一般的には振幅減衰とデフォーカスの両方が進化に寄与することを示し、量子フィッシャー情報(QFI)フローとブリュエル=ライン=ピイロ(BLP)測度という2つの相補的な手段を用いて、QFI流が弱い結合状態とほぼ共鳴状態の記憶効果を目撃できないことを示し、BLP測度は情報バックフローを検出する。 さらに、相互作用核の外部変調は、非マルコビアン性の不規則かつ周波数依存的な復活を含む質的にリッチな振る舞いをもたらす。 これらの結果は、メモリ効果の物理的起源を明らかにし、シングルウィットネスアプローチの限界を強調し、確率性と変調が堅牢で耐雑音性のある量子技術に活用できることを示唆している。

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