論文の概要: Global zero-excitation state preparation through subsystem cooling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.23960v1
- Date: Mon, 21 Sep 2026 00:10:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-22 20:29:01.032429
- Title: Global zero-excitation state preparation through subsystem cooling
- Title（参考訳）: サブシステム冷却による大域的ゼロ励起状態生成
- Abstract要約: GKLSマスター方程式により制御される励起数保存量子系の散逸ダイナミクスについて検討する。
このような局所的な散逸が全系を一意に魅力的なゼロ励起状態へと駆動する十分な条件を確立する。
- 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: Preparing interacting quantum systems in low-energy or ground states is a fundamental task in quantum simulation and quantum information processing. In realistic settings, dissipation and active cooling can typically be engineered only on a limited subset of the system. We study the dissipative dynamics of excitation-number conserving quantum systems governed by a GKLS master equation with local jump operators acting on a subset of qubits. We establish sufficient conditions under which such localized dissipation drives the full system to a unique globally attractive zero-excitation state. In particular, we prove that if the Hamiltonian generates excitation transfer described by a graph for which the dissipative subsystem forms a zero forcing set, then the zero-excitation state is the unique globally attractive stationary state. When this state coincides with a ground state of the Hamiltonian, the same mechanism realizes ground-state cooling. Our results provide a graph-theoretic criterion for global state preparation from localized dissipation, which we illustrate using a nearest-neighbor Heisenberg spin chain. For this model, a reduction to the single-excitation sector further yields a scaling estimate with the length of the chain which indicates efficient cooling.
- Abstract（参考訳）: 低エネルギーまたは基底状態における相互作用量子系の準備は、量子シミュレーションと量子情報処理の基本的な課題である。
現実的な設定では、散逸とアクティブな冷却は、通常はシステムの限られたサブセットでのみ行うことができる。
量子ビットのサブセット上で作用する局所ジャンプ演算子を持つGKLSマスター方程式により支配される励起数保存量子系の散逸ダイナミクスについて検討する。
このような局所的な散逸が全系を一意に魅力的なゼロ励起状態へと駆動する十分な条件を確立する。
特に、ハミルトニアンが、散逸部分系がゼロ強制集合を形成するグラフによって記述された励起転移を生成すれば、ゼロ励起状態は、一意に大域的に魅力的な定常状態である。
この状態がハミルトンの基底状態と一致する場合、同じ機構が基底状態の冷却を実現する。
この結果は, 近傍のハイゼンベルクスピンチェーンを用いて, 局所散逸による大域的状態生成のためのグラフ理論的基準を提供する。
このモデルでは、単励起セクターへの還元により、より効率的な冷却を示すチェーンの長さのスケーリング推定が得られる。
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