論文の概要: Spectral analysis of the Koopman operator recovers Hamiltonian parameters in open quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.23470v1
• Date: Fri, 28 Nov 2025 18:57:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:56.035542
• Title: Spectral analysis of the Koopman operator recovers Hamiltonian parameters in open quantum systems
• Title（参考訳）: クープマン作用素のスペクトル解析は開量子系におけるハミルトンパラメータを復元する
• Authors: Jorge E. Pérez-García, Carlos Colchero, Julio C. Gutiérrez-Vega,
• Abstract要約: ハミルトンパラメータの正確な同定は、開量子系のモデリングと制御に不可欠である。 本研究では,第1モーメント力学からそのようなパラメータを推定する新しいデータ駆動手法を提案する。
• 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: An accurate identification of Hamiltonian parameters is essential for modeling and control of open quantum systems. In this work, a novel data-driven method for inferring such parameters from first-moment dynamics is presented using an open 2D quantum harmonic oscillator as an example. The method relies on the discrete spectrum of the Koopman operator to obtain such parameters, which is obtained using the multichannel Hankel Alternative View of Koopman (mHAVOK) algorithm; a theoretical connection of such affirmation is presented. The method is tested on the expected value of noiseless quadratures, retrieving oscillation frequencies, damping rates, nonlinear Kerr shifts, qubit-photon coupling strengths of a Jaynes-Cummings interaction, and a modulated frequency of a time-dependent Hamiltonian. The majority of the recovered parameters remained within 5% of their true values. When compared to Fourier and matrix-pencil estimators, our approach yields lower errors for dynamics with strong dissipation. Overall, these findings suggest that Koopman operator theory provides a practical framework for studying quantum dynamical systems.
• Abstract（参考訳）: ハミルトンパラメータの正確な同定は、開量子系のモデリングと制御に不可欠である。 本研究では, オープンな2次元量子調和振動子を用いて, 第一運動力学からそのようなパラメータを推定する新しいデータ駆動手法を提案する。 この方法は、クープマン作用素の離散スペクトルを用いて、クープマンアルゴリズムのマルチチャネルハンケル代替ビュー(英語版)(mHAVOK)を用いて得られるパラメータを求め、そのような肯定の理論的接続を示す。 この方法は、ノイズのない二次構造の期待値、振動周波数の取得、減衰率、非線形カーシフト、Jaynes-Cummings相互作用のクビット-光子結合強度、時間依存ハミルトニアンの変調周波数に基づいて試験される。 回収されたパラメータの大部分は、真の値の5%以内にとどまった。 フーリエおよび行列ペンシル推定器と比較すると, 強い散逸を伴うダイナミクスの誤差は低い。 これらの結果は、クープマン作用素理論が量子力学系を研究するための実践的な枠組みを提供することを示唆している。

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