論文の概要: Analytical Control of Quantum Coherence: Markovian Revival via Basis Engineering and Exact Non-Markovian Criteria

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.11055v1
• Date: Mon, 13 Oct 2025 06:46:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 18:06:30.226096
• Title: Analytical Control of Quantum Coherence: Markovian Revival via Basis Engineering and Exact Non-Markovian Criteria
• Title（参考訳）: 量子コヒーレンスの解析的制御--基礎工学と厳密な非マルコフ基準によるマルコフ復活
• Authors: Na-Na Zhang, Chao-Yi Wu, Ming Li, Wei-Xuan Cao, Jun-Hao Zhang, Yong-Rui Guo, Ren-Pu Li,
• Abstract要約: マルコフ環境はゼーマンエネルギーが$omega_k > pi/ (2t_max)$を満たすときにコヒーレンス回復を示すことができる。 非マルコフ環境に対しては、周期的かつ完全回復の正確な条件を提供する。 我々の結果は厳密な量子シミュレーションによって検証され、量子メモリの強化、センシング、エラー軽減のための戦略を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.14322377845054
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The preservation of quantum coherence is besieged by a fundamental dogma: its revival necessitates non-Markovian memory effects from structured environments. This paradigm has constrained quantum control strategies and obscured simpler paths to coherence protection. Here, we shatter this belief by demonstrating unambiguous coherence revival even in strictly Markovian regimes, achieved solely through basis engineering in the $\sigma_x/\sigma_y$ bases. We establish a comprehensive analytical framework for predictive coherence control, delivering three universal design principles. First, we derive a minimum critical noise based frequency, $\omega_{0}^{c} = 1.57/(0.4996 \cdot t_{\max})$, serving as a universal criterion for engineering non-Markovian dynamics over any interval $[0, t_{\max}]$. Crucially, we show that Markovian environments ($\omega_0 < \omega_0^c$) can exhibit coherence revival when the Zeeman energy satisfies $\omega_k > \pi/(2t_{\max})$, decoupling revival from environmental memory. Furthermore, for non-Markovian environments, we provide exact conditions for periodic and complete revival: setting $\omega_0 = n \cdot 6.285/t_{\max}$ guarantees revival in the $\sigma_z$ basis, while combining it with $\omega_k = \pi \omega_0 / 6.285$ ensures perfect revival in the $\sigma_x/\sigma_y$ bases. Our results, validated by rigorous quantum simulations, provide a predictive toolkit for coherence control, offering immediate strategies for enhancing quantum memory, sensing, and error mitigation.
• Abstract（参考訳）: 量子コヒーレンスの保存は基本的なドグマによって包囲され、その回復は構造化環境からの非マルコフ記憶効果を必要とする。 このパラダイムは、量子制御戦略を制約し、コヒーレンス保護へのより単純な経路を曖昧にした。 ここでは、厳密なマルコフ体制でさえもあいまいなコヒーレンス復活を示すことでこの信念を破り、$\sigma_x/\sigma_y$基底の基盤工学によってのみ達成する。 予測コヒーレンス制御のための包括的分析フレームワークを構築し,3つの普遍的設計原則を提供する。 まず、最小臨界ノイズベース周波数$\omega_{0}^{c} = 1.57/(0.4996 \cdot t_{\max})$を導出し、任意の区間$[0, t_{\max}]$上の工学的非マルコフ力学の普遍的基準として機能する。 重要なことは、マルコフ環境(「\omega_0 < \omega_0^c$」)は、ゼーマンエネルギーが環境記憶から再生を分離する$$\omega_k > \pi/(2t_{\max})$を満足するときにコヒーレンス回復を示す。 さらに、非マルコフ環境に対しては、周期的かつ完全リバイバルの正確な条件を提供する: $\omega_0 = n \cdot 6.285/t_{\max}$ を$\sigma_z$ベースで保証し、$\omega_k = \pi \omega_0 / 6.285$ と組み合わせることで、$\sigma_x/\sigma_y$ベースで完全リバイバルを保証する。 我々の結果は厳密な量子シミュレーションによって検証され、コヒーレンス制御のための予測ツールキットを提供し、量子メモリの強化、センシング、エラー軽減のための即時戦略を提供する。

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