Non-Hermitian shortcut to adiabaticity
介绍了绝热性的一种非厄米捷径。通过在两态量子系统的哈密顿量的对角元素中添加虚项，我们展示了如何在不需要增加耦合的情况下消除非绝热损失并执行任意快速的布居转移。我们将这种技术应用到两个流行的水平交叉模型：Landau-Zener模型和Allen-Eberly模型。
2013-06-04 quant-ph
Non-Hermitian heat engine with all-quantum-adiabatic-process cycle
量子热机是一种量子器件，它可以用厄米哈密顿量来描述，但由于它是一个开放系统，在量子力学的背景下，只能唯象地引入贮库，而不能进行任何描述。一个非厄米特系统被期望描述一个开放的系统，它与外部储存器交换能量和粒子。相应地，在量子力学的背景下，这种交换可以是绝热的。我们首先通过一个具体的简单二能级系统提出了一个非厄米量子HE，该系统是一个S = 1/2的自旋在一个复杂的外部磁场。非厄米PT对称哈密顿量是一个完备的哈密顿量，它既描述了工作介质，又描述了储层。热机循环由完全量子绝热过程组成。令人惊讶的是，获得的热效率是相同的厄米量子奥托循环。一个经典的类似物，这个计划也提出。我们的发现为揭示非厄米哈密顿量在物理学中的作用铺平了道路。
2016-11-02 quant-ph
Improving shortcuts to non-Hermitian adiabaticity for fast population transfer in open quantum systems
由于非厄米量子系统的反绝热驱动哈密顿量中含有一些不可实现的辅助控制场，因此在实验上实现非厄米量子系统绝热性的捷径仍然是一个挑战。本文放宽了构造STA的严格条件，提出了一种重新设计可实现的补充哈密顿量来构造非厄米STA的方法。重新设计的补充哈密顿量可以是对称的或非对称的。为了简洁起见，我们将该方法应用于Allen-Eberly模型作为例子，以验证优化的非厄米STA的有效性。数值模拟结果表明，在非厄米特二能级系统中可以实现超快粒子数反转。
2017-10-18 quant-ph
Inverse engineering rigorous adiabatic Hamiltonian for non-Hermitian system
将量子绝热定理推广到非厄米系统，建立了关于绝热相的严格绝热性条件。提出了一种非厄米哈密顿逆工程方法，用于驱动人工量子态。为了便于理解，我们以一个具体的二能级系统为例说明了反求工程方法的有效性。数值仿真结果表明，只要参数选择得当，该方案即使在噪声环境下也能很好地工作。我们可以通过在预定义的时间调整额外的旋转磁场来获得所需的目标状态。此外，系统中的某些噪声和耗散不再是不希望的，而是在我们的方案中起着积极的作用。因此，我们的方案可以为量子态工程的实现提供更多的选择。
2016-11-29 quant-ph
Shortcuts to adiabatic state transfer in time-modulated two-level non-Hermitian systems
本文针对非厄米系统中非绝热跃迁导致绝热态转移脆弱的问题，提出通过调制哈密顿量和时间演化轨迹实现鲁棒快速绝热态转移的方案，并用数值模拟验证其有效性。
2024-11-05 quant-ph
Piecewise Adiabatic Following in Non-Hermitian Cycling
周期驱动的非厄米系统的时间演化一般是非幺正的，但可以是稳定的。因此，研究周期性驱动的非厄米系统中的绝热跟随动力学具有相当大的意义。在这项工作中，我们表明分段绝热以下中断的瞬时系统本征态之间的跳跃的可能性。这种现象首先在一个计算模型中观察到，然后在理论上解释，使用一个完全可解的模型，在斯托克斯现象。在后一种情况下，分段绝热以下被证明是一个真正的临界行为和精确的相边界在参数空间中的位置。有趣的是，临界边界分段绝热以下被发现是无关的域的例外点。为了描述绝热跟随动力学，我们还提倡一个简单的定义的Aharonov-Anandan（AA）阶段的非酉循环动力学，它总是产生真正的AA阶段。在慢驱动极限，AA阶段减少到Berry阶段，如果绝热以下持续整个驱动没有跳跃，但剧烈振荡，并没有接近任何限制的情况下分段绝热以下。这项工作揭示了非酉动力学在慢循环情况下的丰富特征，并将促进非酉动力学的未来应用。
2018-05-25 quant-ph
Exploring the topology of a non-Hermitian superconducting qubit using shortcuts to adiabaticity
Washington University（华盛顿大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究通过反绝热驱动方法，在超导transmon电路中实现非厄米特系统拓扑结构的稳健传输。
2025-08-13 quant-ph
Shortcuts to adiabaticity with general two-level non-Hermitian systems
针对哈密顿量非对角元非厄米的通用两能级系统缺乏绝热捷径研究的问题，提出基于无跃迁量子驱动的绝热捷径技术，推导反绝热哈密顿量的精确与微扰解，实现强非厄米性下高保真布居转移，可在多种物理系统中应用。
2024-04-12 quant-ph
Shortcuts to adiabaticity in non-Hermitian quantum systems without rotating-wave approximation
绝热性捷径（STA）技术因其在量子信息处理和量子控制中的潜在应用而受到广泛关注。然而，迄今为止发表的大多数研究都只集中在厄米特系统下的行波近似（RWA）。在本文中，我们提出了一种改进的STA技术，实现人口转移的非厄米特系统没有RWA。我们制定了一个精确的表达式的控制功能和目前的例子组成的两个和三个能级系统的衰变来展示的理论。结果表明，这里提出的STA技术是强大的快速通道。我们还发现衰变对三能级系统中的布居转移影响很小。为了更好地揭示这一结果背后的物理机制，我们将量子三能级系统简化为具有大失谐量的有效二能级系统。研究了有效二能级系统的STA技术。因此，我们的方法可以在非厄米特系统中实现高保真的人口转移，即使没有RWA。
2017-10-14 quant-ph
Topological Operations Around Exceptional Points via Shortcuts to Adiabaticity
本文针对非厄米系统中谱奇点导致传统绝热捷径失效的问题，提出快速鲁棒的拓扑操作控制协议，并说明常用无跃迁驱动方法不适用的原因。
2025-01-13 quant-ph
The Quantum Adiabatic Theorem for Non-Hermitian Dynamics
University of Sri Jayewardenepura（斯里贾亚瓦德纳普拉大学）；University of Western Australia（西澳大学）
研究一类有限维非厄米薛定谔动力学的量子绝热定理，通过构造含时度量算符及戴森映射，利用标准方法和围道预解式估计得出绝热估计，包含拉回的厄米绝热误差和投影比较误差，并以两能级模型说明。
2026-07-23 math.AP quant-ph
Topological state permutations in time-modulated non-Hermitian multiqubit systems with suppressed non-adiabatic transitions
本文提出一种具有实能量谱的非厄米哈密顿量模型，在时间调制多量子比特系统中实现非阿贝尔拓扑态置换，抑制非绝热跃迁，为量子信息协议开辟新途径。
2025-09-11 quant-ph
Non-Hermitian Quantum Adiabatic Algorithm
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料国际中心）
研究非厄米量子绝热算法，通过映射非酉量子电路到局部哈密顿路径提出新框架，解决了直接扩展的赝谱不稳定问题，实现多项式演化时间计算且对微扰鲁棒，确立了赝谱稳定性等关键原则及实用途径。
2026-07-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Oscillating potential well in complex plane and the adiabatic theorem
在慢变化势阱$V(x,t)=V(x-x_0(εt))$中的量子粒子，以慢频率$ε$在时间上周期性地振动，提供了一个重要的量子力学系统，其中绝热定理不能预测在比$ \sim 1 / ε$更长的时间尺度上的渐近动力学。具体地说，我们考虑一个双阱势$V(x)$维持两个束缚态的频率间隔为$ω_0$，并在复平面上的振动。假设两个不同的空间位移$x_0(t)$：实空间位移$x_0(εt)=A \sin (εt)$，对应于普通的厄米特振动，和复一个$x_0(εt)=A-A \exp( -i εt)$，对应于非厄米特振动。当粒子最初准备在基态的势阱，击穿的绝热演化被发现为厄米和非厄米振荡的振荡频率$ε$接近$ω_0$的奇共振。然而，在这两种情况下，一个不同的物理机制的非绝热转变。对于厄米振荡，避免交叉的准能量观察到在奇共振和非绝热跃迁之间的两个束缚态，导致拉比flopping，可以解释为一个多光子共振过程。对于复振荡势阱，绝热性的破坏是由于在准能量交叉处出现Floquet例外点引起的。
2017-10-12 quant-ph
Counterdiabatic driving for pseudo- and antipseudo- Hermitian systems
本文研究赝厄米与反赝厄米系统的反绝热驱动，推导不同能谱下的绝热条件与驱动哈密顿量，并以非厄米三能级系统实现含损耗或增益的完美布居转移。
2022-05-26 quant-ph
The adiabatic theorem for non-Hermitian quantum systems with real eigenvalues and the complex geometric phase
Zhejiang Sci-Tech University（浙江理工大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）
本文基于复几何相位、双正交系统泛函微积分和格隆沃尔不等式，证明了具有实特征值的可对角化的非厄米特系统中绝热定理仍成立，并验证了非厄米特系统中复贝里相位的定义。
2026-06-28 math-ph math.MP quant-ph
Non-Hermitian quantum systems and their geometric phases
我们讨论了非厄米量子系统的基本理论框架，特别强调了非厄米哈密顿量的对角化及其$GL(1,\mathbb{C})$规范自由度，这与非厄米量子系统的绝热演化有关。我们发现，绝热演化只有在本征能为实时才是可能的。伴随的几何相位通常是复杂的，不仅与波函数的相位有关，而且与其振幅有关。给出了实几何相位的条件。用两个非厄米$\mathcal{PT}$对称系统，二维非厄米Dirac费米子模型和玻色子Bogoliubov准粒子的例子说明了我们的结果.
2018-10-25 quant-ph
Controllable multiple beam splitting in Hermitian and non-Hermitian symmetric coupled waveguide systems
研究了一个输入2N个输出波导通道的厄米和非厄米对称耦合波导中的高保真多光束分裂。在厄米系统中，我们利用受激拉曼绝热通道（STIRAP）实现了谐振情况下的光分束，利用绝热性捷径（STA）技术实现了传输系数失配情况下中间波导与外波导的任意比例分束。在均匀波导为耗散的非厄米系统中，通过非厄米STA方法消除非绝热耦合，可以实现紧凑和鲁棒的分束。我们进一步验证了我们的理论预测的可行性，通过光束传播方法（BPM）。所提出的多个分束器为在短距离内实现具有高保真度的片上高带宽光子学开辟了新的机会。
2022-04-17 physics.optics quant-ph
Piecewise Adiabatic Following: General Analysis and Exactly Solvable Models
周期性驱动系统的动力学可以是完全稳定的，其时间演化由具有非厄米哈密顿量的薛定谔方程控制。这一发现是最近才得到的，并将通过这项工作中发现的许多精确解得到加强。本研究的主要目的是探讨周期驱动稳定的非厄米特系统的绝热跟随动力学。我们专注于特殊的行为，稳定的循环（Floquet）国家在缓慢驾驶的限制。研究发现，稳定的循环态可以表现为直观预期的以下瞬时本征态，或表现出分段绝热以下瞬时本征态之间的突然切换。我们的目标是在各种不同的驾驶场景下覆盖广泛的非厄米系统。我们系统地分析了突然开关行为的普遍路线。也就是说，在我们的渐近分析的解决方案的临界指数的符号变化总是被发现的基本机制，以确定如果绝热以下的动力学是平凡的或分段的。因此，这项工作大大扩展了我们对同一主题的早期研究[Gong和Wang，Phys. Rev. A 97，052126（2018）]，并将激发对非厄米系统的更多兴趣。
2018-12-05 quant-ph
Adiabatic Transformations in Dissipative and Non-Hermitian Phase Transitions
本文提出量子几何张量的新推广，基于绝热变换生成元，用于非厄米量子系统的相变检测，并在多个模型中验证其有效性。
2024-04-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Framework for (non-)adiabatic chiral state conversion: from non-Hermitian Hamiltonians to Liouvillians
Lund University（隆德大学）
本文提出了一种统一框架，用于解释非厄米特系统中的非亚迪abatic手性态转换，通过分析非微扰动力学和耗散量子比特模型，展示了其在提升态转换效率中的作用。
2026-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Adiabatic Measurements on Metastable Systems
在几种情况下，最值得注意的是当描述亚稳态时，系统可以根据有效的非厄米哈密顿量演化。非厄米哈密顿量的每个本征值与在时间上向前演化的本征态$\vertϕ\rangle$和在时间上向后演化的本征态$\langleψ\vert$相关联。量子测量对这样的系统进行了详细分析，特别强调绝热测量，其中测量设备弱耦合到系统。它表明，在这种情况下，一个可观察的$A$的测量的结果是弱值$\langleψ\vert A\vertϕ\rangle / \langleψ\vertϕ\rangle $相关联的两个状态矢量$\langleψ\vert$ $\vertϕ\rangle$对应的非厄米哈密顿量的本征值之一。在实验室进行这样的测量的可能性进行了讨论。
1996-02-13 quant-ph
Adiabatic-impulse approximation in non-Hermitian Landau-Zener Model
本文将厄米系统中的绝热-冲激近似和Kibble-Zurek机制推广到PT对称的非厄米朗道-齐纳模型，通过相对布居数计算缺陷密度，并给出非厄米LZ类问题的精确解。
2022-10-23 hep-th quant-ph
Implementation of a Multiple Target Tracking Filter on an Adiabatic Quantum Computer
Fraunhofer FKIE最近的工作表明，Morefield的多目标数据关联方法理论上可以在绝热量子计算机上解决。本文验证了理论，并探讨了目前可用的绝热量子计算机解决数据关联问题的重大局限性。这种架构的局限性是理论和实践的性质，两者都进行了讨论。数据关联问题被制定为一个二次无约束二进制优化（QUBO）问题，因此，大部分的讨论是相关的其他应用程序，或可以，构成QUBO问题。
2021-10-15 quant-ph
Landau-Zener transitions through a pair of higher order exceptional points
具有显式时间依赖性的非厄米量子系统越来越重要。在这方面，只有少数几个模型得到了分析研究。本文引入了一个PT对称的非Hermitian $N$级Landau-Zener型问题，该问题具有两个$N$阶例外点.该系统是厄米特渐近大的时间，远离例外点，并有纯粹的虚数特征值之间的例外点。完整的朗道-齐纳跃迁概率的推导，并发现显示出一个特征二项式行为。在绝热极限下，最终布居数由二项式系数的比值给出。它演示了如何可以理解这种行为的基础上的绝热分析，尽管故障的绝热性，往往与非厄米系统。
2022-07-04 quant-ph
The Discretized Adiabatic Theorem
一个离散化版本的绝热定理的帮助下描述的规则有关的厄米算子的期望值和方差。通过一系列N个小步骤，将具有已知基态的简单初始算子X变换为具有未知基态的更复杂的最终算子Z。沿着厄米矩阵空间中的离散化路径的每个算子用于测量状态，最初是X的基态。类似于芝诺效应或雷宁格的负测量的测量逐渐修改状态。这个过程最终导致Z的本征态组合。在消失步长的极限下，态以压倒性的概率停留在N个观测量中的每一个的基态。
2018-02-19 quant-ph
Measuring the Adiabatic Non-Hermitian Berry Phase in Feedback-Coupled Oscillators
几何Berry相位是理解循环绝热演化下量子态行为的关键。当推广到具有增益和损耗的非厄米系统时，Berry相位可以变得复杂，并且不仅应该修改状态的相位，而且还应该修改状态的振幅。在这里，我们进行了第一次实验测量的绝热非厄米Berry相位，探索一个最小的两个网站$\mathcal{PT}$对称哈密顿量的启发Hatano-Nelson模型。我们通过将其动态映射到一对基于实时测量的反馈耦合的经典振荡器的动态来实现这种非厄米模型。正如我们通过实验验证的那样，绝热非厄米Berry相位是一种纯粹的几何效应，即使所有本征能量都是实数，它也会导致参数空间内的非周期路径的振幅显著放大和阻尼。我们进一步观察到一个非厄米模拟的Aharonov-玻姆螺线管效应，观察放大和衰减时，环绕一个区域的破$\mathcal{PT}$对称性，作为一个源的虚通量。该实验证明了非厄米特系统所特有的几何效应的重要性，并为进一步研究合成超材料中的非厄米特和拓扑物理铺平了道路。
2022-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.class-ph
Observation of Restored Adiabatic State Transfer in Time-Modulated Non-Hermitian Systems
Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Joint Laboratory of Optics of Palacký University and Institute of Physics of CAS, Faculty of Science, Palacký University（帕尔卡大学与捷克科学院物理研究所联合光学实验室，帕尔卡大学理学院）；School of Physics, Southeast University（东南大学物理学院）；Quantum Information Physics Theory Research Team, Quantum Computing Center, RIKEN（理研量子计算中心量子信息物理理论研究组）
研究通过设计参数空间轨迹实现非厄运系统中绝热态转移，展示了对称与非对称双模开关的实现，为拓扑光谱特性应用提供新途径。
2026-04-16 physics.optics quant-ph
Approaching the Fundamental Limit of Single-Shot Qubit Frequency Tracking with an Adiabatic Tangentially-Modulated Pulse
The University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq Pty Ltd（Diraq有限公司）
该研究提出基于量子绝热理论的ATM脉冲，可独立调控灵敏度与失谐范围，单次测量灵敏度媲美多次Ramsey平均，能鲁棒跟踪量子比特频率噪声，逼近单次频率跟踪基本极限。
2026-09-04 quant-ph
Geometric contribution to adiabatic amplification in non-Hermitian systems
该研究聚焦非厄米系统的绝热几何放大问题，推导了贝里曲率虚部为零时放大因子的路径无关性及对应哈密顿量类别，提出可通过绝热过程测量Petermann因子，并通过实例验证了理论。
2025-03-19 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Slow approach to adiabaticity in many-body non-Hermitian systems: the Hatano-Nelson Model
本研究探究相互作用Hatano-Nelson模型的非厄米多体近绝热动力学，发现能量呈复值、绝热极限以τ⁻¹标度的阻尼振荡慢趋近，且无需辅助控制即可在斜坡时间与周期匹配时实现绝热捷径，揭示了二者的复杂相互作用。
2025-03-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Generalized gauge transformation with $PT$-symmetric non-unitary operator and classical correspondence of non-Hermitian Hamiltonian for a periodically driven system
本文证明了周期驱动系统的$PT$对称非厄米哈密顿量可以通过广义规范变换由核哈密顿量生成。核哈密顿量是厄米的和静态的，而含时变换算子必须是$PT$对称的和非酉的。本征态的双正交集必然是非厄米哈密顿量的结果。我们解析地得到了$n$本征态的波函数和相应的非绝热Berry相位$γ_{n}$。非厄米哈密顿量的经典版本变成了正则变量和时间的复函数。在经典规范变换下，利用$PT$对称正则变量转移导出了相应的核哈密顿量。此外，随着位置-动量变量变为角-作用量变量，非绝热Hannay角$Δθ_{H}$和Berry相位精确地满足量子-经典对应$γ_{n}=$ $(n+1/2)Δθ_{H}$ .
2022-09-03 quant-ph
Restoring Adiabatic State Transfer in Time-Modulated Non-Hermitian Systems
针对含例外点的非厄米系统中动态环绕例外点会因绝热性失效产生手性、难以实现对称绝热态传输的问题，本研究通过选择使演化算符具有实谱的参数空间轨迹，从理论上证明了对称绝热量子态传输的可行性，为波操控协议发展提供了新方向。
2024-02-23 physics.optics quant-ph
Quantum search using non-Hermitian adiabatic evolution
我们提出了一个非厄米量子退火算法，它可以用于解决复杂的优化问题。我们展示了我们的方法Grover的问题，找到一个标记的项目内的未排序的数据库。我们发现基态和激发态之间的能隙依赖于弛豫参数，并且不是指数小的。这允许显著减少搜索时间。讨论了在耗散环境中，找到基态的概率与量子计算机生存的关系。
2012-08-22 math-ph math.MP physics.comp-ph
Pontryagin-Optimal Control of a non-Hermitian Qubit
由非厄米有效哈密顿描述的开放系统量子动力学已经成为一个相当感兴趣的课题。非厄米物理学的研究揭示了一般原理，包括复本征值空间的拓扑结构和绝热控制策略的崩溃之间的关系。我们在这里研究一个单一的非厄米量子比特的控制，类似于最近实现的实验系统，其中的非厄米性来自一个开放的自发发射通道。我们回顾了由此产生的非厄米哈密顿的拓扑特征，然后提出了两个不同的结果。首先，我们说明了如何实现任何连续的和可微的纯态轨道的量子位的动力学条件下没有发射。这一结果隐含地提供了一个解决办法，在这种非厄米特系统的标准绝热以下的故障。其次，我们使用庞特里亚金的最大值原理，以获得最佳的轨迹连接边界状态的布洛赫球，使用的成本函数，平衡所需的动态对用于实现它们的控制器能量。我们证明，后者的方法可以有效地找到轨迹，保持高的状态纯度，即使在检测效率低下的情况下。
2023-02-16 quant-ph
Adiabatic tracking for photo- and magneto-association of Bose-Einstein condensates with Kerr nonlinearities
我们发展了一种绝热跟踪的方法，用于玻色-爱因斯坦凝聚体的光和磁关联模型，包括克尔型非线性。我们表明，列入这些条款可以产生质的重要修改的绝热动力学，如分叉的外观，其中正在跟踪的轨迹失去了稳定性。因此，绝热定理不适用，绝热传递会严重退化。这种退化可以通过使用与克尔项的值相比足够强的场来补偿。主要的结果是，尽管这些潜在的有害功能，总是有一个选择的失谐，导致一个有效的绝热跟踪，即使是相对较弱的领域。
2017-03-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Shortcuts to Adiabaticity for non-Hermitian systems in Krylov Space
University of Luxembourg（卢森堡大学）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
研究非厄米系统绝热捷径问题，通过在Krylov空间表示绝热规范势，开发通用无需对角化框架，将其简化为矩阵方程，经多模型演示，能恢复精确驱动、检测相关转变等，提供了控制多体非厄米系统的实用途径。
2026-07-10 cond-mat.other cond-mat.stat-mech quant-ph
$PT$-symmetric non-Hermitian Hamiltonian and invariant operator in periodically driven $SU(1,1)$ system
本文研究了由周期驱动的$SU(1,1)$生成元构成的$PT$对称非厄米哈密顿量的时间演化。由于含时哈密顿量不再是守恒量，采用非厄米不变算子求解薛定谔方程。我们提出了一个方案来构造非埃尔米特不变量与$PT$ -对称，但非酉变换算子。不变量的本征态及其复共轭构成了一个双正交基，用以表示精确解。我们得到了非绝热的Berry相位，在慢时变极限下，它退化为绝热相位。一个非酉的时间演化算子被解析地发现。作为非么正性的结果，ket（$|ψ(t)\rangle $）和bra（$\langle ψ(t)|$）状态彼此不归一化。而两个态的内积可以借助度规算子来计算。它明确表明，该模型可以实现一个周期性驱动的振荡器。
2022-01-01 quant-ph
Relation between the Berry phase in quantum hermitian and non-hermitian systems and the Hannay phase in the equivalent classical systems
Berry多年前发现的量子绝热演化中存在的众所周知的几何相位有它的类似物，Hannay相位，我们计算了量子厄米和非厄米$PT$的Berry相位。对称哈密顿量，并与经典等效的Hannay相位进行比较.我们利用这个类比提出了谐振电路，它在模拟中再现了理论解实验室实验
2022-09-27 quant-ph
The Non-Hermitian quantum mechanics and its canonical structure
本文将非厄米薛定谔方程重新表示为哈密顿正则方程的形式，不作任何近似.讨论了它的量子化，称为非厄米量子场论。利用正则方程，对非厄米量子力学理论进行了全面的重新表述，包括态的几率幅、算符的期望以及相互作用项的表达式.非厄米量子力学中的传统困难被完全克服。具体来说，非厄米本征能和绝热几何相位的虚部实际上是非物理的，尽管它们在数学上是完美的。
2020-05-21 quant-ph
Eigenstate Tracking in Open Quantum Systems
将量子系统保持在给定的瞬时本征态是具有许多应用的控制问题，例如，在量子信息处理中。这个问题在开放量子系统中更具挑战性，因为环境介导的跃迁会引入额外的退相干通道。绝热通过是一个完善的解决方案，但需要足够慢的演化时间，这是由绝热定理决定的。在这里，我们发展了一个系统的投影理论公式的一般开放量子系统的时间局域主方程描述的无跃迁演化。对于给定的含时哈密顿量，我们导出了目标瞬时本征态的无时间卷积动力学方程。一个无跃迁的动态，然后出现在平均哈密顿间隙和退相干率，这意味着最佳绝热性时标之间的竞争。我们展示了如何通过控制脉冲实现本征态跟踪，而不明确地将反非绝热驱动，从而提供了一种替代路线的捷径绝热性。我们研究矩形脉冲，混沌信号，和白噪声，并发现，值得注意的是，本征态跟踪的有效性几乎不依赖于控制函数的细节。在所有情况下，控制协议保持系统在所需的瞬时本征态在整个演变，沿着加速绝热路径。
2016-05-24 quant-ph
Non-adiabatic transitions through exceptional points in the band structure of a PT-symmetric lattice
例外点，在那里两个或两个以上的本征函数的哈密尔顿合并，发生在非厄米系统，并导致令人惊讶的物理效应。特别是，在参数变化下的系统的行为可以显着不同于熟悉的埃尔米特的情况下，在存在例外点。在这里，我们解析地推导出一个非绝热跃迁的概率在两个连续的例外点，以有限的速度驱动的两个能级系统。系统在远离异常点的地方是Hermitian的。在绝热极限下，观察到在例外点合并的状态之间的相等重新分布，这可以解释为通过例外点时的信息损失。对于有限的参数变化，这得到修改。我们演示了如何通过例外点的过渡可以实验解决在PT对称晶格使用布洛赫振荡。
2019-08-17 physics.optics quant-ph
Effective Hamiltonian approach to adiabatic approximation in open systems
利用有效哈密顿量方法，给出了开放系统的绝热近似。通过引入辅助系统，将开放系统动力学嵌入到复合系统的非厄米量子动力学中，将开放系统的绝热演化定义为复合系统的绝热动力学。这种近似的有效性和无效性条件的建立和讨论。本文介绍了开放系统的高阶绝热近似。作为例子，分析了含时磁场中自旋$\frac 1 2$粒子的绝热条件。
2006-06-24 quant-ph
Adiabatic Quantum Zeno Dynamics of Bosonic Atom Pairs with Large Inelastic Losses
我们报道了在近共振激光驱动下，紧束缚在光晶格中的二能级原子对的非厄米动力学的实验研究。虽然对于长寿命的激发态，自发发射可以忽略不计，但两体耗散来自于处于激发态的两个原子之间的强非弹性碰撞。我们证明了准绝热控制的内部状态的对在量子芝诺制度的非弹性损失占主导地位。准备每个原子对中的最长寿命的本征态的非厄米哈密顿描述的耗散动力学，我们测量的寿命提高了两个以上的数量级相比，裸露的两体寿命。所测量的增强因子与所制备的"非厄米缀饰态"的预期寿命定量一致。
2022-07-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Encircling exceptional points as a non-Hermitian extension of rapid adiabatic passage
激发在量子系统的不同能级之间的有效转移是具有许多应用的任务。在驱动系统中执行这种状态转移的各种协议中，快速绝热通道（RAP）是最广泛使用的协议之一。在这里，我们从理论上和实验上表明，增加适当的损失量的驱动哈密顿变成一个RAP协议的计划包围一个例外点，包括与之相关的手征态转移。我们的工作，从而揭示了一个紧密的联系，整个机构的文献RAP和最近的研究动态附近的一个例外点，我们希望它能成为在这两种情况下工作的独立社区之间的桥梁。
2020-04-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Geometric phase for an adiabatically evolving open quantum system
我们得到了一个优雅的解决方案的驱动场的影响下，随时间变化的相位，其中包括开放系统的影响，如退相和自发发射的演化。这种解决方案，这是通过工作在与时间相关的厄米哈密顿的本征态对应的表示，使动态和几何相位的演变密度矩阵被分离，并相对容易地计算。
2004-06-02 quant-ph
Coalescence of two branch points in complex time marks the end of rapid adiabatic passage and the start of Rabi oscillations
本文从理论上研究了啁啾激光驱动下二能级原子中的布居转移。众所周知，在厄米的情况下，快速绝热通道（RAP）是稳定的一个以上的临界啁啾，低于该状态拉比振荡与变化的激光功率的最终布居。我们表明，如果激发态是由共振，分界线标记这一临界现象在激光脉冲参数的空间来自一个例外点（EP）-一个非厄米奇性形成的原子系统中的快速激光场振荡和包围由于激光脉冲包络和瞬时频率的缓慢变化。这种临界现象可以通过将“慢”时间变量扩展到复平面中来巧妙地理解，揭示了一组编码非绝热动力学的分支点，其中RAP和Rabi振荡之间的切换由两个这样的分支点的合并触发。我们断言，两个不同的奇点--复杂时间平面中的EP和分支点合并--之间有趣的相互关系可以激发涉及激光驱动原子的可行实验。
2021-12-30 quant-ph
Analytical Approximations for Generalized Landau-Zener Transitions in Multi-level Non-Hermitian Systems
研究了非绝热能量间隔为时间二次函数的非厄米多能级抛物模型中的非绝热跃迁动力学。模型哈密顿量已被用来描述两对耦合腔的非厄米动力学。在任何两对腔之间的耦合的情况下，每个子系统内的波振幅由三汇合Heun函数描述。当所有的腔之间的耦合存在，我们减少到一组两个耦合的三汇合Heun方程的动力学，从中我们推导出在不同的物理极限的波振幅的解析近似。
2023-01-12 quant-ph
State conversions around exceptional points
研究了宇称-时间（PT）对称破缺的非厄米二能级系统的态转换。我们建立了一个理论，解释了状态转换的基本机制，并定义了非厄米系统的绝热演化。在厄米特系统中，当初态是瞬时本征态时，绝热定理可以应用。我们证明了在非厄米特系统中，当系统参数缓慢变化时，无论初始状态如何，系统都能很快地跟踪调制稳定的瞬时本征态.讨论了参数空间中动力循环的拓扑特征。
2019-05-19 math-ph math.MP physics.optics
Hamiltonian surgery: Cheeger-type gap inequalities for nonpositive (stoquastic), real, and Hermitian matrices
Cheeger不等式通过空间的等周性质来约束空间的谱隙$γ$，反之亦然。在本文中，我得到了非正矩阵（又名随机哈密顿），实矩阵，和埃尔米特矩阵的Cheeger型不等式。对于矩阵$H = L+W$，其中$L$是组合图Laplacian或归一化图Laplacian，我证明了：（1）当$W$是对角矩阵且$L$有最大度$d_{\max}$，$2h \geq γ\geq \sqrt{h^2 + d_{\max}^2}-d_\max$时;（2）当$W$是实数矩阵时，我们经常可以沿着正权边路由负权边，使得所得到的图的Cheeger常数服从类似于上面的不等式;（3）当$W$为厄米特时，加权Cheeger常数服从$2h \geq γ$，这里$h$是$H$的加权Cheeger常数。这个常数将$γ$上的边界减少到包含在基础图和哈密顿量的基态中的信息。如果可以有效地计算，这个常数为自适应量子绝热算法开辟了一条非常清晰的道路，这些算法可以根据光谱结构调整绝热路径。我画了一个简单的绝热算法，提前中止绝热过程，使用产生的状态来近似加权Cheeger常数，并使用更新的信息重新启动该过程。如果这种方法可行，它将为绝热量子计算提供更严格的基础，而无需\textit{a priori}对谱隙的了解。
2018-10-21 math.CO math.SP quant-ph
Adiabatic tracking of quantum many-body dynamics
通过量子临界点驱动的多体系统的非绝热动力学可以使用反绝热驱动来控制，其中通过辅助多体非局部相互作用来辅助动力学来抑制激发的形成。我们提出了一个替代方案，它规避了实际的挑战，实现捷径绝热介观系统通过定制的辅助counterdiabatic相互作用的功能形式。采用少体短程相互作用的驱动方案可以产生有效的绝热动力学。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Exceptional-point braiding with native controls
University of Massachusetts Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）
研究如何通过原生控制实现例外点编织动态转移，引入受限绝热捷径原理，在特定非厄米模型中演示构造，利用失谐、驱动幅度等控制，通过平滑实波形实现分支交换转移，在校准等误差下保持准确。
2026-07-29 quant-ph
Coalescence of non-Markovian dissipation, quantum Zeno effect and non-Hermitian physics, in a simple realistic quantum system
对描述开放量子系统的有效哈密顿量进行对角化是追踪其例外点的常用方法。虽然，这样的方法是成功的跟踪在马尔可夫系统中的EP，它可能是有问题的，在非马尔可夫系统中，描述开放系统的有效哈密顿量的封闭表达式可能不存在。在这项工作中，我们提供了另一种方法来跟踪EP在开放量子系统，使用实验可测量的量，即量子比特的有效衰减率。所考虑的量子系统由两个不相同的相互作用量子比特组成，其中一个耦合到外部环境。我们开发了一个理论框架的时间相关的薛定谔运动方程，它提供了分析封闭形式的解的拉普拉斯变换的量子比特振幅的任意频谱密度的边界水库。量子比特的有效衰变率的峰值结构与环境间接相互作用，量子芝诺效应的发生之间的联系，被详细讨论，揭示了后者和异常点的存在之间的联系。我们的处理和结果还揭示了非马尔可夫动力学、量子芝诺效应和非厄米特物理之间错综复杂的相互作用
2022-06-28 quant-ph
Lewis-Riesenfeld invariants and transitionless tracking algorithm
最近已经提出了不同的方法，并在实验上实现了对量子系统的时间相关哈密顿量进行逆向工程，并通过非绝热捷径加速缓慢的绝热过程。在Berry提出的“无过渡跟踪算法”中，设计了捷径哈密顿量，使得系统在任意短的时间内精确地遵循由参考哈密顿量定义的近似绝热路径。一种不同的方法是基于首先设计一个刘易斯-里森菲尔德不变量，以携带从指定的初始到最终配置的哈密顿量的本征态，再次在任意时间，然后从不变量构建连接这些边界配置的瞬态哈密顿量。我们表明，这两种方法，显然是完全不同的形式和迄今为止的结果，实际上是密切相关的和潜在的等价，使其中之一的逆向工程操作可以重新解释和理解的概念和操作的其他一个。作为明确的例子，我们研究了含时谐波陷阱的展开和二能级系统的态制备。
2011-02-16 quant-ph
