論文の概要: Quantum signal processing in Hilbert space fragmented systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.16784v1
• Date: Tue, 17 Mar 2026 16:59:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-18 17:42:07.434748
• Title: Quantum signal processing in Hilbert space fragmented systems
• Title（参考訳）: ヒルベルト空間分割系における量子信号処理
• Authors: Naoya Egawa, Kaoru Mizuta, Joji Nasu,
• Abstract要約: 量子信号処理(QSP)は量子アルゴリズムの統一フレームワークとして注目されている。 ヒルベルト空間フラグメンテーション(HSF)を示すシステムにおいてQSPを利用するプロトコルを提案する。 非可積分セクターにおける熱化の符号を数値的に同定する。
• 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: Quantum signal processing (QSP), originally developed for composite pulse sequences in nuclear magnetic resonance systems, has recently attracted attention as a unified framework for quantum algorithms. A pioneering study applied QSP to nonequilibrium control in integrable many-body systems, enabling the realization of nonequilibrium dynamics with greater flexibility than Floquet engineering. However, extending QSP to nonintegrable systems faces fundamental obstacles arising from the limited number of conserved quantities and thermalization. In this work, we propose a protocol that leverages QSP in systems exhibiting Hilbert space fragmentation (HSF). Specifically, we consider a pair-hopping model with four-fold periodic potentials that exhibits an HSF structure, thereby providing integrable and nonintegrable sectors within a single system. We analytically show that nonequilibrium dynamics can be flexibly designed through QSP engineered by these potentials in the integrable sectors. In contrast, we numerically identify signatures of thermalization in the nonintegrable sectors. Remarkably, by inserting domain walls, we achieve parallel control of multiple quantum dynamics within a single system. This approach sheds light on the control of nonequilibrium dynamics from the perspective of quantum computation by extending the scope of QSP to nonintegrable systems.
• Abstract（参考訳）: 量子信号処理(QSP)は、もともと核磁気共鳴系における複合パルスシーケンスのために開発されたもので、近年量子アルゴリズムの統一フレームワークとして注目されている。 先駆的な研究は、積分可能な多体系の非平衡制御にQSPを適用し、フロケット工学よりも柔軟性の高い非平衡力学の実現を可能にした。 しかし、QSPを非可積分系に拡張することは、保存量の制限と熱化に起因する基本的な障害に直面している。 本研究では,Hilbert空間フラグメンテーション(HSF)を示すシステムにおいて,QSPを利用するプロトコルを提案する。 具体的には、HSF構造を示す4つの周期ポテンシャルを持つペアホッピングモデルを考える。 我々は、積分可能分野におけるこれらのポテンシャルによって構築されたQSPにより、非平衡力学が柔軟に設計できることを解析的に示す。 対照的に、非可積分セクターにおける熱化のシグネチャを数値的に同定する。 注目すべきは、ドメインウォールを挿入することで、単一システム内で複数の量子力学の並列制御を実現することである。 このアプローチは、量子計算の観点から、QSPのスコープを非可積分系に拡張することで、非平衡力学の制御に光を当てる。

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