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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.23470v2
• Date: Mon, 01 Dec 2025 11:32:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-02 15:37:38.526818
• 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: 我々は,MHAVOKアルゴリズムのマルチチャネルハンケル代替ビューが,ハミルトニアンパラメータを検索するための堅牢で信頼性の高いデータ駆動手法であることを示す。 この方法は、これらのパラメータを得るためにクープマン作用素の離散スペクトルに依存し、mHAVOKアルゴリズムを用いて計算される。
• 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: Accurate identification of Hamiltonian parameters is essential for modeling and controlling open quantum systems. In this work, we demonstrate that the multichannel Hankel alternative view of Koopman (mHAVOK) algorithm is a robust and reliable spectral data-driven method for retrieving Hamiltonian parameters from the evolution of first-moment observables in open quantum systems. The method relies on the discrete spectrum of the Koopman operator to obtain these parameters, which are computed using the mHAVOK algorithm; a theoretical connection to this affirmation is presented. The method is tested on noiseless quadratures of an open two-dimensional quantum harmonic oscillator and shown to retrieve oscillation frequencies, damping rates, nonlinear Kerr shifts, the qubit-photon coupling strength of a Jaynes-Cummings interaction, and the modulated frequency of a time-dependent Hamiltonian. The majority of the recovered parameters remained within 5\% of their actual values. Compared with 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、オープン量子系のモデリングと制御に不可欠である。 本研究では,オープン量子系における第一モーメント観測器の進化からハミルトンパラメータを抽出するための,MHAVOKアルゴリズムのマルチチャネルハンケル代替ビューが,堅牢で信頼性の高いスペクトルデータ駆動手法であることを示す。 この方法はクープマン作用素の離散スペクトルを利用してこれらのパラメータを求め、mHAVOKアルゴリズムを用いて計算する。 この方法は、オープンな2次元量子調和発振器のノイズレス二次構造を試験し、振動周波数、減衰速度、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を復元することを示した。 回収されたパラメータの大多数は、実際の値の5倍に留まった。 フーリエおよび行列ペンシル推定器と比較して, 強い散逸を伴う力学の誤差は低い。 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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