論文の概要: Strong-Drive Floquet Engineering of Interacting Qudits: From Finite-Duration Controls to Emergent Symmetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.04309v1
- Date: Thu, 03 Sep 2026 18:00:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-07 18:15:23.773022
- Title: Strong-Drive Floquet Engineering of Interacting Qudits: From Finite-Duration Controls to Emergent Symmetry
- Title（参考訳）: 相互作用するクイディットの強駆動フロケット工学:有限次元制御から創発的対称性へ
- Abstract要約: フロッケ駆動は、周期制御を使用して量子システムの振る舞いを調整する。
実験により実現可能なパルス波形を有効相互作用の設計に直接組み込む強駆動フロケ理論を開発した。
- 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: Floquet driving uses periodic controls to tailor the behavior of quantum systems, with applications in quantum analogue simulation, sensing, and the protection of quantum information. Most approaches are designed using idealized, instantaneous pulses, even though experiments necessarily use pulses with finite duration and shape. This mismatch becomes especially challenging for interacting $d$-level systems, or qudits, because the number of possible controls grows rapidly with the number of levels. We develop a strong-drive Floquet theory that incorporates experimentally realizable pulse waveforms directly into the design of the effective interactions. The pulse duration, amplitude, and shape therefore become useful control parameters rather than sources of error. We show that systems with more than two levels offer capabilities unavailable in qubit systems: finite-duration driving can create new interactions that are absent from the original system and can substantially change its symmetries. We demonstrate these capabilities for interacting three-level systems. A single pulse transforms a diagonal interaction into a quantum spin-1 model dominated by nematic interactions, while pulse protocols motivated by trapped ultracold polar molecules produce models with enlarged $SU(2)\times U(1)$ and $SU(3)$ symmetries. Numerical tests of both short-time evolution and many-body dynamics confirm the accuracy of the resulting description. Our results provide a scalable analytical framework for designing finite-duration controls in interacting qudit platforms.
- Abstract（参考訳）: フロッケ駆動は、量子システムの振る舞いを調整するために周期制御を使用し、量子アナログシミュレーション、センシング、量子情報の保護に応用する。
ほとんどのアプローチは理想化された即時パルスを用いて設計されているが、実験では必ずしも長さと形状が有限であるパルスを使用する必要がある。
このミスマッチは、$d$レベルのシステムやquditsと相互作用する上で特に困難になる。
実験により実現可能なパルス波形を有効相互作用の設計に直接組み込む強駆動フロケ理論を開発した。
したがって、パルス長、振幅、形状は、エラーの原因ではなく、有用な制御パラメータとなる。
有限デューラ駆動は、元のシステムにはない新しい相互作用を生成でき、その対称性を著しく変えることができる。
3段階のシステム間の相互作用を実証する。
単一パルスは対角的な相互作用を、ネマティック相互作用に支配される量子スピン-1モデルに変換する一方、極性分子を閉じ込めたパルスプロトコルは、拡大された$SU(2)\times U(1)$および$SU(3)$対称性を持つモデルを生成する。
短時間の進化と多体力学の両方の数値実験により、結果の記述の正確性が確認された。
この結果は、相互作用するquditプラットフォームにおける有限デューラ制御を設計するためのスケーラブルな解析フレームワークを提供する。
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