論文の概要: Ground-state selection via nonlinear quantum dissipation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.03731v1
• Date: Sat, 04 Apr 2026 13:22:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-07 15:49:18.744498
• Title: Ground-state selection via nonlinear quantum dissipation
• Title（参考訳）: 非線形量子散逸による基底状態の選択
• Authors: Alireza Ataei, Olle Eriksson, Vahid Azimi Mousolou,
• Abstract要約: 量子ランダウ-リフシッツ-ギルベルト(QLLG)力学が物理的に実現可能な実時間非線形機構を提供することを示す。 QLLGは、コヒーレント・プレセッションと消散抑制を組み合わせることで、実験的にアクセス可能な基底状態の準備を可能にする。
• 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: Finding the ground state of complex quantum systems remains a central challenge in many-body physics, quantum chemistry, and combinatorial optimization, due to the exponential growth of the Hilbert-space dimension and the entangled structure of ground states. We show that quantum Landau--Lifshitz-Gilbert (QLLG) dynamics, proposed in [Phys. Rev. Lett. 133, 266704 (2024)], provides a physically realizable, real-time nonlinear mechanism that selectively suppresses excited-state components and drives the system toward the lowest-energy eigenstate contained in the initial state. Unlike purely numerical methods such as the imaginary-time projection method, QLLG combines coherent precession with dissipative suppression, enabling experimentally accessible ground-state preparation. For random initial states in the $N$-qubit Hilbert space of dimension $2^N$, convergence occurs in times scaling linearly with system size, $N$, and inversely with the spectral gap. We provide numerical simulations of our analytical results with a Hamiltonian describing an interacting spin chain with Heisenberg exchange and a Zeeman term. Our results identify nonlinear quantum dissipation as a powerful tool for real-time ground-state preparation in large quantum systems and quantum optimization.
• Abstract（参考訳）: 複素量子系の基底状態を見つけることは、ヒルベルト空間次元の指数的成長と基底状態の絡み合った構造のために、多体物理学、量子化学、組合せ最適化において中心的な課題である。 我々は,[Phys. Lett. 133, 266704 (2024)] で提案された量子ランダウ-リフシッツ-ギルベルト(QLLG)力学が, 励起状態成分を選択的に抑制し, 初期状態に含まれる最低エネルギー固有状態に向かって駆動する物理的に実現可能な実時間非線形機構を提供することを示した。 仮想時間投影法のような純粋に数値的な方法とは異なり、QLLGはコヒーレント・プレセッションと消散抑制を組み合わせ、実験的に利用できる基底状態の準備を可能にする。 次元が 2^N$ の$N$-量子ヒルベルト空間におけるランダム初期状態の場合、収束はシステムサイズ、$N$ およびスペクトルギャップと線形にスケールする時間に発生する。 我々は、ハイゼンベルク交換とゼーマン項との相互作用するスピン鎖を記述するハミルトニアンを用いて解析結果の数値シミュレーションを行う。 この結果から, 非線形量子散逸は, 大規模量子システムや量子最適化において, リアルタイムな基底状態生成のための強力なツールであると考えられた。

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