Probing Qubit Noise with a Channel-Resolved Post-Markovian Master Equation
University of Southern California(南加州大学);Quantum Elements, Inc.(量子元素公司)
开发通道分辨后马尔可夫主方程模型,通过IBM量子处理器上的空闲演化层析成像识别非马尔可夫性特征,并推导出含局部耗散的 spectator-ZZ 模型,重建横向记忆核。
2026-06-26 physics.comp-ph quant-ph
Optimal Estimation of a Classical Force with a Damped Oscillator in the non-Markovian Bath
我们求解了一个在压缩态中制备的阻尼振子精确探测经典力的最佳量子极限。研究了热浴对振荡器演化的记忆效应。我们表明,量子估计理论获得的最佳力的灵敏度接近零的非马尔可夫浴,而接近一个有限的非零值的马尔可夫浴的阻尼振子的能量趋于无穷大。
2014-06-03 quant-ph
Quantum filter for a class of non-Markovian quantum systems
本文提出了一种利用马尔可夫表示方法构造一类受洛伦兹噪声干扰的非马尔可夫量子系统的量子滤波器的方法。引入辅助系统将白噪声转换为洛伦兹噪声,并通过直接相互作用将洛伦兹噪声注入主系统。由此产生的动力学的主要系统是非马尔可夫,这是由洛伦兹噪声驱动。通过探测主系统,可以从标准理论导出增广系统的量子滤波器,其中主系统的条件态可以通过追踪辅助系统来获得。通过一个例子说明了主系统的非马尔可夫动力学。
2016-01-04 quant-ph
Non-Markovian Memory Strength Bounds Quantum Process Recoverability
一般的非马尔可夫量子过程具有无限长的记忆,这意味着一个精确的描述,随着观察时间的增长,复杂性呈指数级增长。在这里,我们提出了一个有限的记忆animator,近似(或恢复)的真实过程与非马尔可夫记忆的强度有界的错误。引入的记忆强度是一个操作量,取决于进程的探测方式。值得注意的是,恢复错误是由所有可能的探测方法中最小的内存强度限制的。这允许对非马尔可夫现象进行明确和有效的描述,从而使压缩和恢复技术成为近期技术的关键。我们强调我们的研究结果的影响,通过分析一个完全可解的模型,显示内存截断是可能的,即使在一个高度非马尔可夫制度。
2021-10-12 quant-ph
Probing Quantum Memory Effects with High Resolution
被捕获的原子离子通过采用非马尔可夫度量使得能够精确量化内部和外部自由度之间的信息流[H. P. Breuer等人,物理修订信函103,210401(2009)]。我们揭示了在量子力学中投影测量的性质导致了这种测量的基本的、非平凡的偏差。我们观察和研究的功能依赖这种偏见,允许演示应用程序的本地量子探测。我们的方法的扩展可以作为一个通用的参考,相关的理解复杂系统。
2017-02-24 quant-ph
Experimental Demonstration of Instrument-specific Quantum Memory Effects and Non-Markovian Process Recovery for Common-Cause Processes
记忆效应的持续时间、强度和结构是物理进化的关键特性。由于量子测量的侵入性质,必须相对于所采用的探测仪器来定义这样的性质。在这里,使用光子平台,我们通过实验证明了这种必要性,通过两个典型的过程:在第一个过程中的未来历史相关性可以擦除中间量子测量;对于第二个过程,一个嘈杂的经典测量块的历史的影响。然后,我们应用内存截断技术来恢复一个有效的描述,近似的期望值为多时间观测。我们的原理证明分析为更一般的非马尔可夫量子过程的实验铺平了道路,并强调了标准开放系统技术的失败之处。
2021-06-17 quant-ph
Adaptive quantum metrology under general Markovian noise
我们考虑一个一般模型的酉参数估计存在的马尔可夫噪声,其中的参数估计与动力学的哈密顿部分。在没有噪声的情况下,可以利用精确缩放将酉参数估计为$1/T$,其中$T$是总探测时间。我们提供了一个简单的代数条件,只涉及运营商出现在量子主方程,这意味着在最一般的自适应量子估计策略下,最多$1/\sqrt{T}$缩放精度。我们还讨论了量子纠错类协议必须满足的要求,以便在上述代数条件不满足的情况下重新获得$1/T$精度缩放。此外,我们应用所开发的方法来了解原子干涉测量的基本精度限制,考虑到多体效应,对非线性非线性模型的性能提供了新的认识。
2018-08-16 quant-ph
Probing dressed states and quantum nonlinearities in a strongly coupled three-qubit waveguide system under optical pumping
本文研究光泵浦三量子比特波导的强耦合与非线性光谱,结合介质依赖主方程和 matrix product states 揭示缀饰态、巨原子延迟效应及 Markov 模型局限。
2023-09-28 quant-ph
Macroscopic quantum entanglement between an optomechanical cavity and a continuous field in presence of non-Markovian noise
该研究针对非马尔可夫噪声环境,构建了可数值量化未解析边带区相干光驱动光机械腔与连续光场间纠缠的框架,并应用于先进LIGO场景,给出了噪声下纠缠存在的参数区间,拓展了宏观量子纠缠的研究体系。
2024-03-05 quant-ph
Gaussian interferometric power as a measure of continuous variable non-Markovianity
我们调查的非马尔可夫连续变量高斯量子信道通过一个操作的量化器的演变,即高斯干涉功率,它捕获的最小精度,可以实现使用二分高斯探针在黑箱相位估计设置,其中的相移发生器是\emph{a priori}未知。我们观察到,在局部高斯量子信道的作用下的高斯干涉功率的单调性的辅助臂的二分探针是一个自然的马尔可夫动力学指标,因此,其故障的特定地图可以用来构建一个证人和一个有效的量词的非马尔可夫。在我们的工作中,我们考虑两个范例高斯模型,阻尼主方程和量子布朗运动,并确定解析和数值的参数制度,引起非马尔可夫动力学。然后,我们量化的高斯干涉功率的信道的非马尔可夫性的程度,特别是显示,即使nonentangled探针可以是有用的见证非马尔可夫性。这在二分连续变量开放系统的动力学和它们的光学干涉测量潜力之间建立了一个有趣的联系。所得结果是对近年来连续变量系统非马氏性刻画研究的重要补充。
2015-11-30 quant-ph
Efficient simulation of sparse Markovian quantum dynamics
该研究针对开放量子系统马尔可夫动力学模拟算法研究不足的问题,提出两种模拟稀疏Lindbladian的高效量子算法,并证明黑盒模型下的无快进定理,明确了此类模拟的性能局限。
2023-10-09 quant-ph
Hidden Quantum Memory: Is Memory There When Somebody Looks?
该研究揭示了经典与量子动力学的新差异,证明存在需记忆参与才能产生、却呈现马尔可夫统计特性的隐藏量子记忆现象,突破了经典框架下马尔可夫统计等价于无记忆动力学的认知。
2023-04-25 quant-ph
Quantum Critical Probing and Simulation of Colored Quantum Noise
我们提出了一个模拟非马尔可夫开放量子系统演化的协议,通过考虑与多体系统的碰撞过程,其中扮演的环境的作用。由于我们的协议的环境空间相关性被映射到时间相关性的噪声驱动的动态开放系统。考虑到弱耦合的限制,开放系统也可以被看作是环境性质的探针。在这方面,当准备处于其基态的环境时,开放系统的动力学的测量允许确定环境空间相关性的长度,并因此确定其临界性质。为了说明我们的建议,我们用矩阵乘积状态模拟了整个系统的动态,并将其与用近似变分主方程得到的简化动态进行了比较。
2017-11-27 quant-ph
Probing electron-phonon interaction through two-photon interference in resonantly driven semiconductor quantum dots
我们通过单量子点在共振激发下的双光子干涉(TPI)测量研究了光子相干特性的温度依赖性。我们发现,不可逆性的损失只与电子-声子耦合有关,而不受光谱扩散的影响。通过这些测量,和一个互补的微观理论,我们确定了两个独立的单独的退相干过程,每个相关的声子。在10 K以下,我们发现振动晶格的弛豫是TPI可见度损失的主要贡献。这个过程是非马尔可夫性质,并对应于真正的声子跃迁,在量子点发射光谱中的一个广泛的声子边带。当温度高于10 K时,虚声子跃迁到量子点的高激发态成为主要的退相机制,这导致零声子谱线展宽,可见度迅速衰减。我们发展的微观理论为虚声子散射和非马尔可夫晶格弛豫的退相速率提供了解析表达式。
2017-05-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing the memory of a superconducting qubit environment
Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院);Stuttgart University(斯图加特大学)
研究通过分析非泊松量子跃迁轨迹,揭示超导量子比特与长寿命TLSs的耦合机制,提供理解其微观起源的方法。
2026-03-12 quant-ph
Experimentally probing entropy reduction via iterative quantum information transfer
本文在金刚石硅空位中心自旋量子比特上实验验证了迭代测量与反馈下的量子热力学定律,并证明非马尔可夫反馈比马尔可夫反馈具有热力学优势。
2025-08-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Probing a hybrid channel for the dynamics of non-local features
本文提出一种融合热、磁和局域分量的混合信道,通过研究两量子比特海森堡自旋态的量子关联,证明该信道可超越单一分量保持量子关联,并给出最优参数化方案以实现最大纠缠。
2023-11-01 quant-ph
Characterizing non-Markovian Quantum Process by Fast Bayesian Tomography
针对非马尔可夫误差表征难题,提出基于快速贝叶斯层析成像的双协议方案,配套软件栈、本征读出与热启动策略,可高效表征硅量子点双比特系统的非马尔可夫误差,助力容错量子计算实现。
2023-10-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dual-probe decoherence microscopy: Probing pockets of coherence in a decohering environment
我们研究了使用一对量子比特作为非平凡环境的退相干探针。这种双探头配置是由三个两级系统耦合在一个链中,中间的系统代表一个环境两级系统(TLS)。这种TLS存在于量子比特的环境中,因此它与扰动波动的耦合(即它的退相干)被假设比作用于探测量子比特的退相干强得多。我们研究了这样一个三方系统的演化,包括退相干自由状态(暗态)和非马尔可夫行为的外观。我们发现这个TLS的所有参数都可以从其中一个探测量子比特的测量中获得。此外,我们还展示了两个量子位在探测环境中的优势,以及同时耦合到两个量子位的TLS所施加的新动力学。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
ACE: A general-purpose non-Markovian open quantum systems simulation toolkit based on process tensors
本文提出ACE工具包,基于过程张量矩阵乘积算子高效模拟强耦合非马尔可夫开放量子系统,支持多种算法、百万时间步模拟及网络组合求解。
2024-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Revealing non-Markovian Kondo transport with waiting time distributions
该研究结合HEOM与修饰主方程计算量子点系统的电子等待时间分布,发现其短时间振荡源于非马尔可夫系统-浴关联,且近藤效应可增强该振荡,为探测相关物理现象提供新工具。
2024-10-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Leggett--Garg Tests of Collective Excitation--Inhibition Dynamics in Neuronal Circuits
Tagore Centre for Natural Sciences and Philosophy(塔戈尔自然科学与哲学中心);Rabindra Tirtha(拉宾德拉蒂尔塔)
本文提出通过Leggett-Garg型时间相关性测试单神经元动力学,区分扩散模型与非扩散持久随机模型,揭示神经动力学中的持久性、记忆和上下文结构。
2026-10-30 quant-ph
Probing multipartite entanglement, coherence and quantum information preservation under classical Ornstein-Uhlenbeck noise
我们解决纠缠,相干性和信息保护的四个非相互作用的量子比特与不同的经典环境,即:共同的,二分的,三方的,和独立的环境描述的Ornstein-Uhlenbeck(ORU)噪声的系统。利用含时纠缠见证、纯度和Shannon熵,证明了四比特态所保持的量子信息对相干性的依赖性大于对纠缠的依赖性.我们发现这两种量子现象直接相关,并且在ORU噪声环境中非常脆弱,导致相当数量的纯指数衰减。目前的马尔可夫动态地图,以及抑制环境的波动特性被观察到完全归因于高斯性质的噪声。此外,越来越多的环境被证明加速了衰变量。与其他噪声不同,电流噪声参数的灵活范围很容易利用,确保足够长的记忆特性。四量子比特GHZ态除了具有很大的信息存储潜力外,还在普通环境中无限期地保持部分纠缠和相干。因此,它似乎是一个更有前途的资源功能量子计算比二分和三分量子系统。此外,我们推导出每个系统-环境相互作用的计算值,这将有助于量子从业者优化相关类型的经典环境。
2021-07-23 quant-ph
Non-Markovianity of subsystem dynamics in isolated quantum many-body systems
通过数值研究孤立量子自旋链淬火后子系统态间量子距离的动力学,揭示子系统非马尔可夫性特征,并发现顺磁到铁磁淬火信号更强。
2025-06-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Probing macroscopic quantum states with a sub-Heisenberg accuracy
在降低经典本底噪声方面取得的重大成就将允许宏观系统通过连续测量(即条件化)制备接近海森伯极限的量子态。为了探测条件量子态和确认量子动力学,我们提出了一种最佳的时域变分测量,其中零差检测相位随时间变化。该协议允许我们表征低于海森堡不确定性的宏观量子态-即量子断层扫描-并且唯一的限制来自读出损耗,其以与Kimble等人提出的频域变分方案类似的方式进入。在没有读出损失的情况下,它与Vyatchanin等人发明的用于检测具有已知到达时间的引力波(GW)信号的反作用回避方案相同。作为一个特殊的例子,并激励宏观量子力学(MQM)实验与未来的GW探测器,我们主要集中在自由质量限制-特征测量频率远高于振荡器频率-并进一步假设经典噪声是马尔可夫的,它捕获了宽带GW探测器的主要特征。此外,我们考虑在GW探测器中验证宏观测试质量之间的Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)型纠缠,这使得能够测试Diosi和Penrose提出的一个特定版本的引力退相干。
2010-02-23 quant-ph
Probing Quantum States over Spacetime Through Interferometry
Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)(蔚山科学技术院);Korea Institute for Advanced Study(韩国高等研究院)
本文通过因果无关测量和干涉技术,统一了密度算符、时间量子态和过程矩阵形式,揭示了时间反演对称性下的时空关联,并展示了其在区分动力学中的应用。
2026-06-29 quant-ph
Probing quantum walks through coherent control of high-dimensionally entangled photons
原子系统中的量子行走,由于其连续性,特别适合于多体物理的模拟,并可能在解决某些黑箱问题时提供指数加速。光子学提供了一种替代途径,可以在更强大的平台上模拟这种非经典行为。然而,在迄今为止的光子实现中,增加连续量子行走的深度需要修改系统的足迹。在这里,我们报告连续行走的双光子量子频率梳纠缠在多个维度。频率模式之间的耦合由电光相位调制介导,这使得状态的演化在连续范围内完全可调。通过任意控制不同模式的相位,我们展示了丰富多样的行为:从展示弹道输运或强能量约束的行走,到具有玻色子或费米子特征的子空间。我们还探讨了纠缠维数的作用,并证明了双光子能量束缚态,这是唯一可能的多级纠缠。这表明这种行走有可能量化高维系统中的纠缠。
2019-11-11 quant-ph
Quantum scarring enhances non-Markovianity of subsystem dynamics
Saha Institute of Nuclear Physics(萨哈核物理研究所);TCG CREST
研究量子刻痕如何增强子系统动力学的非马尔可夫性,通过PXP模型及变形体验证,展示刻痕对非马尔可夫性的影响,揭示记忆效应的更深层次机制。
2026-04-30 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Observation of entanglement sudden death and rebirth by controlling solid-state spin bath
量子纠缠是量子信息处理的重要资源,在不同的环境下具有丰富的动力学特性。探测不同的纠缠动力学通常需要在真实的实验系统中精确控制复杂的系统-环境耦合。在这里,通过一个简单的控制在金刚石样品中的有效的固态自旋浴,我们观察到丰富的纠缠动力学,包括传统的渐近衰减以及纠缠突然死亡,一个术语创造的纠缠完全消失的现象后,一个短暂的有限的时间间隔。此外,我们观察到反直观的纠缠重生后,它突然死亡在同一个钻石样品通过调整实验参数,表明我们可以方便地控制非马尔可夫系统的环境耦合,通过一个自然的实验旋钮。进一步调整这个实验旋钮可以使纠缠动力学在相同的环境耦合下完全相干。纠缠动力学的探索,除了它的基本利益,可能会发现应用在量子信息处理通过控制环境耦合。
2018-01-09 quant-ph
Dissipative Spectroscopy
Graduate School of China Academy of Engineering Physics(中国工程物理研究院研究生院)
该研究提出耗散光谱学方法,通过受控耗散提取量子系统谱信息,揭示临界点附近双粒子软模及正常相侧宏观有序态的特征,展示其在探测平衡性质和预测非平衡耗散动力学中的应用。
2026-02-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Modeling the non-Markovian Brownian motion of an optomechanical resonator
Rochester Institute of Technology(罗切斯特理工学院);Indian Institute of Technology Bhubaneswar(布巴内斯瓦尔印度理工学院)
本文提出了一种全局可接受的广义谱密度,用于描述光学谐振腔中非马尔可夫布朗运动,通过近共振实验观测非奥姆谱,避免了直接全局外推导致的发散问题,确保了谐振腔的有限性。
2026-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.optics
Probing a Gravitational Cat State
我们研究了牛顿引力理论中最简单的引力双态系统的性质。在物质的量子描述中,一个静止的大质量粒子原则上可以处于两个空间分离位置的叠加态。这种引力的叠加态,或引力猫态,会导致施加在附近测试粒子上的牛顿力的波动。对于这一研究重要的中心量是能量密度相关性。这对应于随机引力理论中的噪声核,在弱场非相对论极限下进行评估。在这个极限下,应力能量张量的量子涨落表现为牛顿力的涨落。我们描述了这样一个G2 S系统的性质,并提出了两种方法来测量猫态的牛顿力,一个是通过一个经典的探针,另一个量子谐振子。我们的研究结果包括:(i)质量密度波动即使在单粒子系统中也持续存在,并且它们与平均值具有相同的数量级;(ii)经典探针一般记录非马尔可夫波动力;(iii)与G2 S系统相互作用的量子探针可能在强耦合状态下发生拉比振荡。这个简单的原型引力量子系统可以提供一个强大的测试场来比较其他量子理论的预测,因为这里报告的结果是基于标准量子力学和经典引力。
2015-04-13 gr-qc quant-ph
Probing the quantum coherence of a nanomechanical resonator using a superconducting qubit: I. Echo scheme
我们提出了一个方案,其中的量子相干性的纳米机械谐振器可以探测使用超导量子比特。我们考虑一个机械谐振器耦合到一个库珀对盒的电容,并假设超导量子比特被调谐到简并点,使其相干时间最大化,机电耦合可以近似为色散哈密顿量。当量子比特以状态叠加的方式制备时,这将驱动机械谐振器逐渐进入叠加状态,这反过来导致量子比特的明显退相干。将合适的控制脉冲施加到量子位允许其布居被反转,从而导致谐振器动力学的反转。然而,谐振器与其环境的相互作用意味着动态不完全可逆。我们表明,这种不可逆性在很大程度上是由于退相干的机械谐振器,可以推断出从适当的测量单独的量子位。使用估计所涉及的参数的基础上的一个具体实现的系统,我们表明,它应该是可能的,以现有的设备技术进行此计划。
2008-04-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Controlling quantum many-body systems using reduced-order modelling
提出基于张量网络的降阶模型方法,通过构建子系统非马尔可夫动力学的低维“数字孪生”实现高效量子多体控制,并在量子自旋链中验证了其在准粒子激发、信息传输与动力学反转上的优越性。
2022-11-01 quant-ph