論文の概要: Dynamics of Many-Emitter Ensembles: Probing Cooperative Evolution with Scalable Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.12563v1
- Date: Fri, 13 Mar 2026 01:51:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-16 17:38:11.839039
- Title: Dynamics of Many-Emitter Ensembles: Probing Cooperative Evolution with Scalable Quantum Circuits
- Title（参考訳）: マルチエミッタアンサンブルのダイナミクス:スケーラブル量子回路を用いた協調進化の探索
- Authors: Vincent Iglesias-Cardinale, Shreekanth S. Yuvarajan, Herbert F. Fotso,
- Abstract要約: 多くの粒子量子系は、しばしば非平衡力学においてエキゾチックな振る舞いを引き起こす。
ここでは、放射線浴で結合した多くの量子エミッタ系の場合について考察する。
ボソニックモードを量子ビットの集合に効率的にマッピングすることにより、量子回路を実装する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Many-particle quantum systems often give rise to exotic behaviors in their nonequilibrium dynamics that are rather challenging to reveal with analytical methods or with classical computation. Here, we consider the case of a system of many quantum emitters coupled through a radiation bath. By adopting an efficient mapping of the bosonic modes onto a set of quantum bits, we implement quantum circuits, compatible with NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) era systems, that allow us to investigate the dynamics of the ensemble as a function of various parameters, including the number of emitters, the spectral inhomogeneity in the system, the emission lifetime of independent emitters, and the spatial separation between emitters. The quantum algorithms afford us the capacity to precisely track the emergence of cooperative dynamics, manifested through superradiant emission, as the system is tuned towards optimal coupling with respect to various parameters. We are particularly able to characterize superradiant emission in an inhomogeneous ensemble as a function of the linewidth of the individual emitters. These quantum algorithms avoid approximations performed in conventional studies of many-emitter systems and provide a robust and intuitive characterization. Despite being limited to a small number of qubits, the present calculations are found to provide a reliable characterization validated by comparison with analytical solutions and classical computation results in their respective regimes of validity. These findings indicate that the approach can be employed to effectively simulate a broad variety of many-emitter systems.
- Abstract（参考訳）: 多くの粒子量子系は、分析法や古典計算で明らかにするのがかなり難しい非平衡力学において、エキゾチックな振る舞いを引き起こすことが多い。
ここでは、放射線浴で結合した多くの量子エミッタ系の場合について考察する。
NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) 時代のシステムと互換性のある量子回路を導入し,エミッタ数,システムのスペクトル不均一性,独立エミッタの発光寿命,エミッタ間の空間的分離など,様々なパラメータの関数としてのアンサンブルのダイナミクスを解明する。
量子アルゴリズムは、様々なパラメータに関して最適結合に向けて調整されるため、超放射能放出によって現れる協調力学の出現を正確に追跡する能力を持つ。
非均一なアンサンブルにおける超放射能放射を、個々のエミッタの直線幅の関数として特徴付けることができる。
これらの量子アルゴリズムは、多くのエミッター系の従来の研究で実行される近似を回避し、堅牢で直感的な特徴を与える。
少数の量子ビットに制限されているにもかかわらず、本計算は解析解との比較により信頼性の高い評価を提供し、古典的な計算結果をそれぞれの妥当性の体系で評価する。
これらの結果から,本手法は多種多様なマルチエミッタ系を効果的にシミュレートするのに有効であることが示唆された。
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