論文の概要: Nonnormality and Dissipation in Markovian Quantum Dynamics: Implications for Quantum Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.16869v1
• Date: Sat, 18 Apr 2026 06:37:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 13:54:22.961219
• Title: Nonnormality and Dissipation in Markovian Quantum Dynamics: Implications for Quantum Simulation
• Title（参考訳）: マルコフ量子力学における非正規性と散逸:量子シミュレーションへの応用
• Authors: Shakib Daryanoosh,
• Abstract要約: マルコフ開量子系の構造的枠組みを導入する。 通常のジェネレータは、散逸とノルム保存のダイナミクスを正確に分離できることを示す。 非正規性と消散強度の無次元比で制御された規則を同定し、過渡増幅の開始を規定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Understanding the structure and stability of open quantum dynamics is increasingly important for both fundamental studies of nonequilibrium quantum systems and the development of quantum simulation algorithms. In this work, we introduce a structural framework for Markovian open quantum systems that characterizes Lindbladian generators in terms of two scalar quantities: the dissipative strength and the nonnormality. We show that normal generators admit an exact decoupling between dissipative and norm-preserving dynamics, leading to purely exponential behavior governed by the dissipative scale. In contrast, nonnormality is an intrinsically dissipative feature: it vanishes in the absence of dissipation but is not implied by it. Moreover, it is structurally constrained by the interplay between the Hermitian and anti-Hermitian components of the generator. For generic Markovian open quantum systems, we identify parametric regimes controlled by a dimensionless ratio between nonnormality and dissipative strength, governing the onset of transient amplification. These structural features have direct implications for quantum simulation. While Hamiltonian and normal dissipative dynamics exhibit stable evolution with standard scaling behavior, nonnormal generators can induce transient growth that amplifies numerical errors and increases simulation cost. Our results provide a unified generator-level perspective on irreversibility, stability, and quantum simulation of open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: オープン量子力学の構造と安定性を理解することは、非平衡量子系の基本的な研究と量子シミュレーションアルゴリズムの開発においてますます重要である。 本研究では,2つのスカラー量(散逸強度と非正規性)でリンドブラディアン発生器を特徴付けるマルコフ開量子系の構造的枠組みを導入する。 通常のジェネレータは、散逸とノルム保存のダイナミクスの正確な疎結合を認め、散逸スケールによって支配される純粋に指数関数的な挙動をもたらすことを示す。 対照的に、非正規性は本質的な散逸的特徴であり、散逸がないときに消えるが、それによって含まない。 さらに、ジェネレータのエルミート成分と反エルミート成分との相互作用によって構造的に制約される。 一般マルコフ開量子系に対しては、非正規性と散逸強度の非次元比で制御されるパラメトリックな状態を特定し、過渡増幅の開始を規定する。 これらの構造的特徴は、量子シミュレーションに直接的な意味を持つ。 ハミルトニアンと通常の散逸ダイナミクスは標準的なスケーリングの振る舞いとともに安定した進化を示すが、非正規発生器は過渡的な成長を誘導し、数値的な誤差を増幅し、シミュレーションコストを増大させる。 この結果は、オープン量子系の可逆性、安定性、量子シミュレーションに関する統一的な生成レベル視点を提供する。

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