論文の概要: Universal quantum control over non-Hermitian continuous-variable systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.04495v1
• Date: Thu, 04 Dec 2025 06:02:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-05 21:11:46.02018
• Title: Universal quantum control over non-Hermitian continuous-variable systems
• Title（参考訳）: 非エルミート連続変数系の普遍量子制御
• Authors: Zhu-yao Jin, Jun Jing,
• Abstract要約: 我々は、時間に依存しない非エルミート・ハミルトニアンによって支配される任意の数のボソニックモードを制御する理論を開発する。 これはハミルトンのエネルギースペクトルではなく、瞬時フレームのゲージポテンシャルを利用する。 我々の研究は本質的に、普遍量子制御(UQC)理論を非エルミート連続変数系に拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.42970700836450487
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Although the control of non-Hermitian quantum systems has a growing interest for their nonunitary feature in the time evolution, the existing discussions are not more than two or three dimensions and heavily influenced by the singularity of the energy spectrum. We here develop a general theory to control an arbitrary number of bosonic modes governed by the time-dependent non-Hermitian Hamiltonian. It takes advantage of the gauge potential in the instantaneous frame rather than the energy spectrum of Hamiltonian. In particular, the dynamics of a general non-Hermitian continuous-variable system is analyzed in the instantaneous frame associated with time-dependent ancillary operators that are superpositions of the laboratory-frame operators and irrelevant to the original Hamiltonian. The gauge potential is determined by the unitary transformation between the time-dependent and stationary ancillary frames. The upper triangularization condition for the Hamiltonian's coefficient matrix in the stationary ancillary frame enables two of the time-dependent ancillary operators to be nonadiabatic Heisenberg passages of the non-Hermitian system. The probability conservation of the system wavefunction can be restored at the end of these passages without artificial normalization. Our theory is exemplified with the perfect and nonreciprocal state transfers in a cavity magnonic system. The former holds for arbitrary initial states and is irrelevant to the parity-time symmetry of the Hamiltonian and the exceptional point of the spectra; and the latter is consistent with the unidirectional perfect absorbtion. Our work essentially extends the universal quantum control (UQC) theory to the non-Hermitian continuous-variable systems, providing a promising approach for their coherent control.
• Abstract（参考訳）: 非エルミート量子系の制御は、時間進化における非ユニタリな特徴への関心が高まっているが、既存の議論は2次元か3次元に留まらず、エネルギースペクトルの特異性に大きく影響されている。 ここでは、時間依存非エルミート・ハミルトニアンによって支配される任意の数のボソニックモードを制御するための一般理論を開発する。 これはハミルトンのエネルギースペクトルではなく、瞬時フレームのゲージポテンシャルを利用する。 特に、一般非エルミート連続変数系の力学は、研究所のフレーム作用素の重ね合わせであり、元のハミルトニアンとは無関係である時間依存の補助作用素に付随する瞬時フレームで解析される。 ゲージ電位は、時間依存フレームと定常フレームの間のユニタリ変換によって決定される。 定常アシリーフレームにおけるハミルトン係数行列の上の三角化条件は、時間依存のアシリー作用素のうちの2つを非エルミート系の非断熱的ハイゼンベルク通路とすることができる。 系の波動関数の確率保存は、人工正規化なしでこれらの通路の終端に復元することができる。 我々の理論はキャビティ・マグノニクス系における完全および非相互状態移動を例証する。 前者は任意の初期状態を持ち、ハミルトニアンのパリティ時対称性とスペクトルの例外点とは無関係である。 我々の研究は本質的に、普遍量子制御(UQC)理論を非エルミート連続変数系に拡張し、コヒーレント制御に有望なアプローチを提供する。

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