出版

开放量子系统比开放经典系统更难追踪

04/10/2019

英国皇家怀斯曼出版社

量子,192 (2019)

开放量子系统比开放经典系统更难追踪

对于一个马尔可夫 (在最强烈的意义上) 开放的量子系统,通过持续监测环境,完全跟踪系统是可能的; 也就是说, 在不改变主方程的情况下,了解系统的随机演化纯态。一般而言,即使对于具有有限希尔伯特空间维数的系统D">D,纯态轨迹将在希尔伯特空间中探索无限数量的点,这意味着维度K">K跟踪所需的经典内存是无限的。然而,Karasik 和 Wiseman [Phys。Rev.Lett.,106 (2): 020406,2011] 表明跟踪一个量子位 (D=2">D = 2) 总是有可能的位 (K=2">K = 2),并给出了一个启发式的论点,这意味着有限的K">K应该足够任何D">D,虽然超越D=2">D = 2必须有K>D">K> D。我们的论文是关于严格调查之间的关系D">DKmin">Kmin,最小可行K">K。我们证实了 Karasik 和 Wiseman 的长期猜想,对于通用系统D>2">D> 2,Kmin>D">Kmin> D,通过计算证明 (通过希尔伯特 Nullstellensatz 证书的不可行性)。也就是说,超越D=2">D = 2,D">D三维开放量子系统可证明比D">D-维度开放经典系统。我们强调,这一结果允许选择完全自由的监测方案,包括自适应监测,这通常是必要的,以实现物理可实现的集成 (正如它是已知的)K">K纯状态。此外,我们开发并更好地证明了一种新的启发式方法来引导我们对Kmin">Kmin作为一个功能的D">D,考虑到数量L">L问题中的 Lindblad 算子以及对称性。不变子空间和 Wigner 对称的使用 (我们最近在其他地方介绍,[新 J.Phys。 https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab14b2 ]) 使其易于进行数值搜索,使用多项式同伦延续的方法,找到有限的物理可实现的集合D=3">D = 3。这个搜索的结果支持我们的启发式。因此,我们对我们的启发式最有趣的特征有信心: 在缺乏对称性的情况下,KminD2">Kmin-d2,暗示了经典和量子跟踪问题之间的二次间隙。实现已发现的有限系综的显式自适应监测方案是通过数值获得的,从而促进未来的实验研究。

大学:格里菲斯大学

作者中心参与者:霍华德 · 怀斯曼教授

来源:其他

出版物类型:参考期刊文章

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