論文の概要: Towards a quantum decision tree in a laser pumped four-level system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.21756v1
• Date: Wed, 20 May 2026 21:32:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-22 16:35:42.00154
• Title: Towards a quantum decision tree in a laser pumped four-level system
• Title（参考訳）: レーザー励起4レベル系における量子決定木に向けて
• Authors: Dawit Hailuf Hailu,
• Abstract要約: 4レベルレーザー駆動原子系を用いた量子決定木の実装のための新しいフレームワークを提案する。 時間構造は同じだが振幅の異なるパルスプロファイルを用いて,エネルギーレベルの制御された集団再分配を実現する。 この手法は(N)レベルのシステムにスケーラブルで、量子コンピューティングや意思決定プロセスの潜在的な応用を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this study, we examine an innovative framework towards implementing quantum decision trees utilizing a laser-driven four-level system. We discuss a diamond-shaped atomic configuration, in which we apply Lie-algebraic formalisms to analyze the dynamics of the system. The system is perturbed by a Stokes pulse, represented as $β_j(t)$ (for $j=1,2$), which interacts with the atomic states $|0\rangle, |3\rangle$ and $|1\rangle, |2\rangle$. In addition, a pump laser, denoted as $α_j(t)$, couples the states $|0\rangle, |1\rangle$ and $|2\rangle, |3\rangle$. By employing pulse profiles that possess identical temporal behavior but differ in amplitude, one can effectively redistribute the population from the initial ground state to the other energy levels. This technique facilitates the mimicry of a quantum decision tree. We highlight that the proposed methodology is scalable to N-level systems, enhancing its adaptability and potential utility in quantum computing and various decision-making applications. We introduce a novel framework for implementing quantum decision trees using a four-level laser-driven atomic system. Employing a diamond-shaped energy configuration, we analyze system dynamics through Lie-algebraic methods. Using pulse profiles with identical temporal structures but varying amplitudes, we achieve controlled population redistribution among energy levels, effectively simulating a quantum decision tree. This methodology is scalable to systems of \(N\) levels, offering potential applications in quantum computing and decision-making processes.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,レーザー駆動4レベルシステムを用いた量子決定木の実現に向けた革新的枠組みについて検討する。 ダイアモンド形状の原子配置について論じ、そこではリー代数形式を用いて系の力学を解析する。 システムはストークスパルスによって摂動され、$β_j(t)$ (for $j=1,2$) と表され、原子状態 $|0\rangle, |3\rangle$ と $|1\rangle, |2\rangle$ と相互作用する。 さらに、$α_j(t)$と表記されるポンプレーザーは、状態 $|0\rangle, |1\rangle$ と $|2\rangle, |3\rangle$ を結合する。 同じ時間的挙動を持つが振幅が異なるパルスプロファイルを用いることで、人口を初期基底状態から他のエネルギーレベルへ効果的に再分配することができる。 この手法は量子決定木の模倣を容易にする。 提案手法はNレベルシステムにスケーラブルであり、量子コンピューティングや様々な意思決定アプリケーションにおける適応性と潜在的な有用性を向上させる。 4レベルレーザー駆動原子系を用いた量子決定木の実装のための新しいフレームワークを提案する。 ダイヤモンド形状のエネルギー構成を用いて,Lie-代数的手法を用いてシステムダイナミクスを解析する。 時間構造は同じだが振幅の異なるパルスプロファイルを用いて、エネルギーレベルの制御された集団の再分配を実現し、量子決定木を効果的にシミュレートする。 この手法は \(N\) レベルのシステムにスケーラブルであり、量子コンピューティングや意思決定プロセスにおける潜在的な応用を提供する。

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