論文の概要: U-generating system dynamics with a product state using local operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.23083v1
- Date: Sat, 27 Sep 2025 03:32:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-30 22:32:19.023955
- Title: U-generating system dynamics with a product state using local operations
- Title（参考訳）: 局所演算を用いた生産状態を持つU生成系力学
- Authors: Daniel Dilley, Alvin Gonzales, Jeffrey Larson, Mark Byrd,
- Abstract要約: 量子系は、大域的なユニタリ進化が起こる前に既に環境と相関している場合、望ましくない力学を行うことができる。
我々は、これらの効果を緩和するために、グローバルな進化に先立って、興味あるシステムに局所的な操作を適用する。
単一ユニタリ演算は、時間依存のグローバル進化を行うシステムと環境に対する全ての非完全正の量子力学を防止できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9209658949603569
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A quantum system may undergo undesired dynamics if it is already correlated with its environment before global unitary evolution takes place. To mitigate these effects, we apply local operations on the system of interest prior to the global evolution. This ensures that a specific dynamics-matching condition is satisfied - namely, that the system's dynamics can be U-generated starting from an initial product state. We review two strategies for achieving this: local measurements and local unitaries. For each, we outline their respective advantages and disadvantages and provide examples illustrating when the dynamics-matching condition can be satisfied. Since most operations inevitably alter the system's initial state, we optimize the fidelity between the original system state and the post-operation state, ensuring the condition can be met with minimal perturbation. Local measurements always guarantee that the system dynamics can be U-generated from a product state, but this comes at the cost of reduced fidelity. By contrast, local unitary transformations typically avoid this loss of fidelity: in our numerical study of 402 cases, they succeeded in nearly all instances, with a minimum fidelity of about 94.2%. We further strengthen these results by showing that a single unitary operation can prevent all non-completely positive quantum dynamics for a system and environment undergoing time-dependent global evolution. Moreover, we demonstrate that a general two-term Kraus channel - implementable with the addition of just one qubit - can raise all fidelities to 1 across the 402 cases, while still ensuring that the dynamics-matching condition is satisfied.
- Abstract（参考訳）: 量子系は、大域的なユニタリ進化が起こる前に既に環境と相関している場合、望ましくない力学を実行することができる。
これらの効果を緩和するために、グローバルな進化に先立って、関心のシステムに局所的な操作を適用する。
これにより、特定のダイナミックスマッチング条件が満たされることが保証される。すなわち、システムのダイナミックスは、初期製品状態からU生成できる。
これを実現するための2つの戦略、すなわち局所的な測定と局所的なユニタリについてレビューする。
それぞれの長所と短所を概説し、ダイナミックスマッチング条件を満たす場合の例を示す。
ほとんどの操作がシステムの初期状態を必然的に変更するため、元のシステム状態と運用後の状態との忠実度を最適化し、条件が最小限の摂動で満たされることを保証する。
局所的な測定は常に、システムのダイナミクスが製品状態からU生成可能であることを保証します。
対照的に、局所的なユニタリ変換は典型的にはこの忠実さの喪失を回避しており、402件の数値的な研究では、ほぼすべてのケースで成功し、最小忠実度は約94.2%である。
さらに、単一ユニタリ演算により、時間依存のグローバル進化中のシステムと環境に対する全ての非完全正の量子力学を防止できることを示すことにより、これらの結果をさらに強化する。
さらに,1量子ビットの加算で実現可能な一般的な2項のクラウスチャネルが,402ケースのすべての忠実度を1に引き上げると同時に,動的マッチング条件が満たされることを保証できることを示した。
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