論文の概要: Parrondo-type enhancement of quantum-state transfer in spin chains
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.14537v1
- Date: Sun, 15 Mar 2026 18:20:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.874042
- Title: Parrondo-type enhancement of quantum-state transfer in spin chains
- Title（参考訳）: スピン鎖におけるパロンド型量子状態移動の増強
- Authors: Rafael Vieira, Edgard P. M. Amorim,
- Abstract要約: 周期スイッチング時の有限$XX$スピン鎖における単一量子状態とベル状態の移動について検討する。
周期駆動は静的な構成よりも優れ、より高い転送特性が得られることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9078991171384019
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Spin chains have been widely studied as quantum channels for short-distance communication in quantum devices, where many-body dynamics can mediate quantum-state transfer between distant sites. In finite unmodulated chains, however, dispersion and interference effects associated with the static Hamiltonian often limit the achievable transfer fidelity. Here we investigate the transfer of single-qubit and Bell states in finite $XX$ spin chains under periodic switching between two Hamiltonians with different boundary couplings. Inspired by Parrondo's paradox, we examine whether alternating between two configurations that individually yield suboptimal transfer fidelities can generate enhanced coherent transmission. Using Floquet theory together with numerical simulations in the single-excitation subspace, we show that periodic driving can outperform static configurations and achieve higher transfer fidelities. This enhancement originates from the noncommutativity of the driven Hamiltonians and reflects a purely coherent interference effect. We further analyze the dependence of the protocol on system size and driving parameters and examine its robustness to asymmetric boundary couplings. Our results show that the transfer fidelity remains stable under moderate disorder, indicating that simple time-dependent control of boundary couplings provides an effective strategy to enhance quantum-state transfer in spin-chain communication channels and optimize quantum information processing in engineered many-body systems.
- Abstract（参考訳）: スピン鎖は量子デバイスにおける短距離通信のための量子チャネルとして広く研究されている。
しかし、有限非変調鎖では、静的ハミルトニアンに付随する分散と干渉効果は、しばしば達成可能な転移の忠実さを制限する。
ここでは、境界結合の異なる2つのハミルトニアン間の周期的切替の下で、有限$XX$スピン鎖における単量子状態とベル状態の移動について検討する。
パロンドのパラドックスにインスパイアされ, 個別に最適下降係数を生じる2つの構成間の交互にコヒーレント伝送が生じるかを検討した。
単一励起部分空間における数値シミュレーションとともにフロケ理論を用いることで、周期駆動は静的な構成を上回り、より高い伝達忠実性が得られることを示す。
この拡張は、駆動ハミルトニアンの非可換性から始まり、純粋にコヒーレントな干渉効果を反映する。
さらに、このプロトコルがシステムサイズや駆動パラメータに依存していることを分析し、非対称な境界結合に対するロバスト性について検討する。
この結果から, スピンチェーン通信チャネルにおける量子状態伝達の促進と, 工学的多体系における量子情報処理の最適化に有効な方法として, 境界結合の時間依存制御が有効であることが示唆された。
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