論文の概要: Steady States of a Single Trapped-Ion Spin Coupled to an Engineered Non-Markovian Bath

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.19286v1
• Date: Tue, 21 Jul 2026 16:58:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-22 19:05:05.495366
• Title: Steady States of a Single Trapped-Ion Spin Coupled to an Engineered Non-Markovian Bath
• Title（参考訳）: 非マルコフ浴に結合した単一トラップイオンスピンの定常状態
• Authors: Anthony Vogliano, Lewis Hahn, Fabien Lefebvre, Jingwen Zhu, Sakshee Patil, Mahmood Sabooni, Zhexuan Gong, Rajibul Islam,
• Abstract要約: 非マルコフ散逸チャネルは、単一の量子ビットであっても、定常状態を劇的に変化させることができることを示す。 このことは、構造化された環境で量子システムに利用可能なリッチさを証明している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.103522502747031
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum simulation of open quantum systems offers a pathway towards better understanding various non-equilibrium physics that would otherwise be challenging to study. Most open quantum systems studied are modeled as obeying the Markov approximation, where the bath into which the system dissipates information is assumed to be unaffected by the system-bath interaction. However, real baths are in general influenced by this interaction to some degree, and some systems which exist in structured non-Markovian environments can display novel behavior as a result. Here we utilize a trapped ion quantum simulator to simulate a single spin-$1/2$ driven-dissipative system with a non-Markovian dissipation channel, and experimentally compare steady-states to those from an analogous Markovian bath. We observe that a non-Markovian dissipative channel can dramatically change the steady-state even for a single qubit, to a regime inaccessible for Markovian dissipation. This demonstrates the added richness available to quantum systems in structured environments. The techniques used here are compatible with many-body extensions of the model, which can not be simulated efficiently on a classical computer in general. Our work also opens up new possibilities in quantum reservoir engineering beyond the Markovian regime.
• Abstract（参考訳）: オープン量子系の量子シミュレーションは、研究が難しい様々な非平衡物理学をよりよく理解するための経路を提供する。 研究されたほとんどのオープン量子系はマルコフ近似に従ってモデル化され、そこでは、システムが情報を放出する浴槽は、システム-バス相互作用の影響を受けないと仮定される。 しかし、実際の浴場は一般にこの相互作用によってある程度の影響を受けており、構造化された非マルコフ環境に存在するいくつかの系は、結果として新しい挙動を示すことができる。 ここでは、捕捉されたイオン量子シミュレータを用いて、1つのスピン=1/2$の駆動散逸系と非マルコフ散逸チャネルをシミュレートし、定常状態と類似のマルコフ浴のものを実験的に比較する。 非マルコフ散逸チャネルは、単一量子ビットでも定常状態が劇的に変化し、マルコフ散逸に到達できない状態になる。 このことは、構造化された環境で量子システムに利用可能なリッチさを証明している。 ここで用いられるテクニックは、モデルの多体拡張と互換性があり、古典的なコンピュータでは効率よくシミュレートできない。 我々の研究は、マルコフ政権以外の量子貯水池工学の新たな可能性も開けている。

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