시간적 상관관계를 통한 목격환경 차원

시간적 상관관계를 통한 목격환경 차원

타임 스탬프 : 10 년 2024 월 10 일 오전 55:XNUMX
소스 노드 : 3057478

루카스 B. 비에이라1,2, 사이먼 밀츠3,2,1, 주세페 비탈리아노4, 코스탄티노 부드로니5,2,1

1양자 광학 및 양자 정보 연구소 (IQOQI), 오스트리아 과학 아카데미, Boltzmanngasse 3, 1090 Vienna, Austria
2비엔나 대학교 물리학부, Boltzmanngasse 5, 1090 Vienna, Austria
3트리니티 칼리지 더블린, 더블린 2, 아일랜드 물리학과
4비엔나 양자 과학 기술 센터, Atominstitut, TU Wien, 1020 Vienna, Austria
5물리학과 “E. 페르미” 피사 대학교, Largo B. Pontecorvo 3, 56127 피사, 이탈리아

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추상

시스템에서 반복된 측정을 통해 얻은 개방형 양자 시스템 역학에서 달성할 수 있는 시간적 상관 관계의 상한을 계산하는 프레임워크를 소개합니다. 이러한 상관관계는 메모리 자원으로 작용하는 환경으로 인해 발생하므로 이러한 경계는 관찰된 통계와 호환되는 효과적인 환경의 최소 차원에 대한 증인입니다. 이러한 증인은 점근적 수렴이 보장된 준확정 프로그램의 계층 구조에서 파생됩니다. 우리는 큐비트 시스템 및 큐비트 환경과 관련된 다양한 시퀀스에 대한 중요하지 않은 범위를 계산하고 결과를 동일한 결과 시퀀스를 생성하는 가장 잘 알려진 양자 전략과 비교합니다. 우리의 결과는 개방형 양자 시스템 역학에서 다중 시간 확률 분포의 경계를 결정하고 시스템 자체의 조사를 통해 효과적인 환경 차원을 목격할 수 있는 수치적으로 다루기 쉬운 방법을 제공합니다.

주요 이미지: 이 작업에 사용된 순차 측정 프로토콜. 여기에는 부분적으로 특성화된 프로브 시스템과 특성화되지 않은 환경이 포함되며 여기서는 점선으로 구분됩니다. 측정 결과 $mathbf{a} = a_1 a_2 dots a_L$의 순서는 프로브 상태 $ρ_S^0$의 반복적인 준비에 의해 얻어지며, 환경과 상호 작용하도록 남겨진 모든 시간 단계에서 고정되고 동일합니다. 측정값(반원)이 이어집니다. 환경은 측정값 간의 장기적인 상관 관계를 설정할 수 있는 메모리 리소스 역할을 합니다.

인기 요약

물리적 시스템에 저장할 수 있는 정보의 양은 차원, 즉 완벽하게 구별할 수 있는 상태의 수에 따라 제한됩니다. 결과적으로 시스템의 유한한 차원은 시간이 지남에 따라 시스템이 표시할 수 있는 동작에 근본적인 제약을 부과합니다. 어떤 의미에서 이 차원은 시스템의 "기억", 즉 시스템이 미래에 영향을 미치기 위해 과거를 얼마나 "기억"할 수 있는지를 수량화합니다.

자연스러운 질문이 생깁니다. 관찰된 동작을 생성하기 위해 시스템이 가져야 하는 최소 차원은 무엇입니까? 이 질문은 "차원 증인"이라는 개념으로 답할 수 있습니다. 즉, 위반할 경우 이 최소 차원을 인증하는 불평등입니다.

이 연구에서 우리는 개방형 양자 시스템의 동작에 이 아이디어를 적용하는 방법을 조사합니다.

물리적 시스템은 결코 완전히 고립되지 않으며 필연적으로 주변 환경과 상호 작용합니다. 결과적으로 시스템의 정보가 한 순간에 환경으로 유출되었다가 나중에 부분적으로만 복구될 수 있습니다. 따라서 환경은 추가적인 메모리 리소스 역할을 하여 시간이 지남에 따라 복잡한 상관관계를 초래할 수 있습니다.

실제로는 환경의 크기가 매우 클 수 있다고 생각하더라도 그 중 극히 일부만이 효과적으로 기억으로 작용할 수 있습니다. 고정된 크기의 환경과 상호 작용하는 작은 "프로브" 양자 시스템에 대한 반복적인 준비와 측정을 통해 달성할 수 있는 시간적 상관 관계의 상한을 설정함으로써 우리는 효과적인 환경의 최소 크기에 대한 차원 증거를 구성할 수 있습니다.

이 연구는 시간적 상관관계에 대한 그러한 경계를 얻는 실용적인 기술을 제공합니다. 우리의 결과는 시간적 상관관계에 풍부한 정보가 포함되어 있다는 것을 보여 주며, 작은 탐사선만으로도 대규모의 복잡한 시스템을 특성화하는 새로운 기술의 잠재력을 강조합니다.

► BibTeX 데이터

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