論文の概要: Implementation of Finite state logic machines via the dynamics of atomic systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.19273v1
• Date: Tue, 19 May 2026 02:40:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-20 15:03:09.08166
• Title: Implementation of Finite state logic machines via the dynamics of atomic systems
• Title（参考訳）: 原子系の力学による有限状態論理マシンの実装
• Authors: Dawit Hiluf Hailu,
• Abstract要約: 本稿では,2レベル原子のダイナミクスを用いて古典論理演算を行う手法を提案する。 出力が入力のみに依存する従来の組合せ論理回路とは異なり、有限状態機械のような計算モデルを提案する。 提案したメカニズムは、観測可能な量でエンコードされた2レベル量子状態のダイナミクスを利用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Following the success of Moore's predictions, we are approaching a limit in the miniaturization of semiconductors for computing materials. This has led to the exploration of various research paths to develop alternative computing paradigms, such as quantum computing, 3D transistors, molecular logic, and continuous logic. In this context, we propose a novel approach in which the dynamics of a two-level atom is used to execute classical Boolean logic operations. Unlike traditional combinational logic circuits, where the output depends solely on the input, we suggest a finite-state machine-like computing model, where the output is influenced by both the input and the system's initial state. The proposed mechanism leverages the dynamics of a two-level quantum state, with information encoded in observable quantities. These observables, the density matrix's population (diagonal) and coherence (off-diagonal) elements, were analyzed using the Liouville equation. The selection of observables within the Liouville space allows us to encode more variables. Although environmental noise may cause some loss of encoded information, fast computations can still be performed before it dissipates. In addition, logic operations can be read in parallel, enabling complex computations. This system can also be scaled to an N-level configuration.
• Abstract（参考訳）: ムーアの予測の成功に続いて、我々は計算材料用半導体の小型化の限界に近づいている。 これは量子コンピューティング、3Dトランジスタ、分子論理、連続論理などの代替計算パラダイムを開発するための様々な研究経路の探索につながった。 そこで本研究では,2レベル原子のダイナミクスを用いて古典論理演算を行う手法を提案する。 入力にのみ依存する従来の組合せ論理回路とは異なり、出力は入力とシステムの初期状態の両方に影響される有限状態機械のような計算モデルを提案する。 提案したメカニズムは、観測可能な量でエンコードされた2レベル量子状態のダイナミクスを利用する。 これらの観測値、密度行列の集団(対角)とコヒーレンス(対角)要素は、リウヴィル方程式を用いて解析された。 リウヴィル空間内の可観測変数の選択により、より多くの変数をエンコードできる。 環境騒音は符号化された情報の多少の損失を引き起こすかもしれないが、高速な計算は散逸する前に行うことができる。 さらに、論理演算を並列に読み取ることができ、複雑な計算が可能となる。 このシステムは、Nレベルの設定にも拡張できる。

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