Measurement, Decoherence and Chaos in Quantum Pinball
C. Dewdney, Z Malik
在"量子弹球“系统中引入测量设备的效果被证明会导致玻姆的量子力学方法中定义的粒子位置的混沌演化。
The effect of introducing measuring devices in a ``quantum pinball'' system is shown to lead to a chaotic evolution for the particle position as defined in Bohm's approach to Quantum Mechanics.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Quantum Chaotic Environments, The Butterfly Effect, And Decoherence
我们研究了在经典极限下混沌的量子系统对运动方程的小扰动的敏感性。这种敏感性，最初在定义量子混沌的背景下研究，是相关的退相干的情况下，当环境有一个混乱的经典对应。
Chaos, entanglement and decoherence in the quantum kicked top
我们分析了一个量子比特系统中混沌、纠缠和退相干的相互作用，该系统的集体行为是量子踢顶。单个量子比特与其余量子比特之间的动力学纠缠可以从集体自旋算符的平均值计算出来。这使得在实验环境中有效地测量纠缠动力学成为可能。我们认为一个深刻的量子制度，并表明，签名的混沌存在于动力学纠缠的参数，我们建议使用冷原子的实验中。纠缠的演化依赖于初始态对规则与混沌Floquet本征态的支持，其相空间分布集中在相应的规则或混沌本征结构上。我们包括退相干的影响，通过一个现实的模型，并表明，签名的纠缠动力学中的混沌持续存在的退相干。此外，经典混沌本身也会影响退相干率。
Decoherence by a chaotic many-spin bath
我们数值研究了一个双自旋系统（中心系统）被一个1/2自旋的水池所引起的退相干。通过仔细调整参数，浴的动力学状态已从量子混沌变化到规则，而所有其他动力学特性几乎保持不变。我们明确地表明，对于多体量子浴，量子混沌的发生导致显着更快，更强的退相干相比，一个等效的非混沌浴。此外，系统的密度矩阵的非对角元素衰减不同的混沌和非混沌浴。因此，浴的基本参数（系统浴相互作用的强度，浴的光谱态密度）的知识并不总是足够的，和浴的动力学的更精细的细节可以强烈地影响退相干过程。
Quantum Dissipation and Decoherence via Interaction with Low-Dimensional Chaos: a Feynman-Vernon Approach
研究了谐振子与二自由度混沌系统耦合后的耗散和退相干效应。使用Feynman-Vernon方法和半经典地处理混沌系统，我们表明，低维混沌环境的影响在许多方面类似于热浴产生的影响。经典的相关函数和响应函数在经典和量子公式中都起着重要的作用。我们的结果是定性的高温制度的Caldeira-Leggett模型相似。
Decoherence, chaos, quantum-classical correspondence, and the algorithmic arrow of time
环境--与系统耦合的外部或内部自由度--实际上可以监控它的一些可观测量。结果，这些可观测量的本征态退相干并表现得像经典态：叠加态的连续破坏导致环境诱导的超选择（einselection）。在这里，我在量子混沌的背景下研究它（i。例如，经典混沌系统的量子动力学）。
Why We Don't Need Quantum Planetary Dynamics: Decoherence and the Correspondence Principle for Chaotic Systems
对于非常宏观的孤立量子系统，在相当短的时间尺度上可能会发生违反对应原理的情况，如土星混乱翻滚的卫星土星的情况所示，量子和经典预测预计将在大约20年的时间尺度上出现分歧。受量子力学的启发，我们回顾了“量子混沌”的显著特征，并表明退相干是经典极限的基本成分，因为它使人们能够解决经典混沌系统的对应原理崩溃所引起的明显悖论。
We propose a strategy to suppress decoherence of a solid-state qubit coupled to non-Markovian noises by attaching the qubit to a chaotic setup with the broad power distribution in particular in the high-frequency domain. Different from the existing decoherence control methods such as the usual dynamics decoupling control, high-frequency components of our control are generated by the chaotic setup driven by a low-frequency field, and the generation of complex optimized control pulses is not necessary. We apply the scheme to superconducting quantum circuits and find that various noises in a wide…
Decoherence, Chaos, and the Correspondence Principle
我们提出的证据表明，退相干可以产生一个平滑的量子到经典的非线性动力学系统的过渡。量子和经典演化的高分辨率跟踪揭示了相应观测值的期望值的差异。主方程的解表明退相干破坏了Wigner分布中的量子干涉，并洗掉了经典分布中的精细结构，使两者更接近。量子和经典的期望值之间的对应关系也重新建立。
Decoherence from a Chaotic Environment: An Upside Down "Oscillator" as a Model
混沌演化对初始条件表现出指数的对初始条件的敏感性。这表明，即使是非常小的扰动所产生的弱耦合的量子混沌环境的系统的位置，其状态是一个非局域叠加将导致快速退相干。然而，我们也知道经典混沌系统的量子对应物对初始条件失去了指数对初始条件的敏感性，因此这种增强退相干的期望决不是显而易见的。我们分析退相干由于一个“玩具”的量子环境，是解析可解的，但显示指数敏感性扰动的关键现象。我们发现，这样一个环境，与一个单一的自由度，可以更有效地破坏量子相干性比具有无限多个自由度的热浴。这也意味着，标准的“量子布朗运动“模型的散肩环境可能不普遍适用，因为它曾经被证明是。
Quantum chaos algorithms and dissipative decoherence with quantum trajectories
利用量子轨道方法研究了耗散消相干在量子计算机算法中的作用，该算法模拟了量子混沌的各种区域，包括动力学局域化、量子遍历区域和准可积运动。作为一个例子，我们使用的量子混沌算法，可以实现在一个多项式数量的量子门。结果表明，量子计算的保真度随时间呈指数衰减，衰减率与量子比特数、量子门数和每个量子门的退相干耗散率成正比.在强耗散的极限下，量子算法产生一个量子吸引子，它可以具有复杂或简单的结构。我们还比较了耗散消相干的影响与静态缺陷的影响。
Decoherence induced by a chaotic environment: A quantum walker with a complex coin
我们研究了混沌环境和规则环境下的退相干过程之间的差异。为此，我们分析了一个家庭的简单模型，其中包含定期和混乱的环境。在所有情况下，感兴趣的系统都是“量子步行者”，即可以在具有有限数量站点的晶格上移动的量子粒子。步行者与具有D维希尔伯特空间的环境交互。我们得到的结果表明，规则和混沌环境是不能区分彼此在一个（短）时间尺度t*，其尺度与环境的维数为t*~log（D）。然而，混沌环境在指数级更长的时间尺度上仍然有效，而常规环境往往更快达到饱和。我们提出了支持这一结论的数值和分析结果。我们考虑的混沌演化家族包括所谓的量子多面包师映射作为一种特殊情况。
Decoherence and the rate of entropy production in chaotic quantum systems
我们发现，对于一个开放量子系统，这是经典的混沌（一个四次双井与谐波驱动耦合到海的谐振子）的熵产生率，作为时间的函数，有两个相关的制度：对于短时间内，它是成比例的扩散系数（固定的系统-环境耦合强度）。对于较长的时间（但在平衡之前），存在一个区域，其中熵产生率由李雅普诺夫指数固定。这两个政权之间的过渡时间的性质进行了研究。
Decoherence in a classically chaotic quantum system: entropy production and quantum--classical correspondence
研究了具有经典混沌特性的开放量子系统（一个具有谐波驱动的四次双势阱与大量谐振子耦合）的退相干过程。我们分析了熵产生率的时间依赖性，表明它有两个相关的制度：在短时间内，它是成比例的扩散系数（固定的系统-环境耦合强度）。对于较长的时间（但在平衡之前），它是固定的系统的动力学性质（并与李雅普诺夫指数）。这两个政权之间的过渡时间的性质进行了调查，并解决了量子到经典对应的问题。最后分析了与环境的相互作用对相干隧穿的影响。
In this work we derive Born's rule from the pilot-wave theory of de Broglie and Bohm. Based on a toy model involving a particle coupled to a environement made of "qubits" (i.e., Bohmian pointers) we show that entanglement together with deterministic chaos lead to a fast relaxation from any statistitical distribution $ρ(x)$ (of finding a particle at point $x$) to the Born probability law $|Ψ(x)|^2$. Our model is discussed in the context of Boltzmann's kinetic theory and we demonstrate a kind of H theorem for the relaxation to the quantum equilibrium regime.
Decoherence for classically chaotic quantum maps
我们研究了一个开放量子系统的行为，具有一个$N$ -维状态空间，其密度矩阵根据定义在两个步骤中的非幺正映射演化：幺正步骤，其中系统通过量化一个经典混沌映射（贝克映射和哈珀映射是我们考虑的两个例子）获得的演化算子演化。非么正步骤，其中密度矩阵的演化算子模拟半经典（大$N$）极限中的扩散效应。通过数值计算和理论分析，详细分析了退相干过程以及从量子态到经典态的转变。证明了存在一个制度，其中熵的增长率是独立的扩散系数的强度。分析了决定熵产生的过程的性质。
Entanglement-induced Decoherence and Energy Eigenstates
利用量子混沌领域的最新结果，我们导出了系统-环境纠缠引起的退相干时间尺度的显式表达式。对于一般的系统-环境相互作用和一般的量子混沌系统作为环境，导出了能量本征态在弱耦合区成为优选态的条件。一个简单的模型被引入到数字上证实我们的预测。这些结果也有助于理解混沌量子系统中量子纠缠产生的动力学过程。
Intrinsic Decoherence and Irreversibility in the Quasiperiodic Kicked Rotor
我们发现，一些经典的混沌量子系统从噪声环境中解耦可能会产生固有的退相干及其所有相关的影响。特别是，我们已经观察到的时间不可逆性和高灵敏度的小扰动在初始条件下的准周期版本的踢转子。具有内禀退相干的简单量子系统的存在阐明了混沌系统中的量子-经典对应。
This study was started to know mysterious classicality of nuclei. This time, I found a new rule for decoherence. I used a model without chaos. As a result, it was shown that not only the intersection of classical trajectories but also branching of classical trajectories are needed for decoherence. In other words, it was shown that interactions between a main system and environments have to make enough branchings of classical trajectories of the main system for decoherence.
We study the dynamics of a quantum spin ensemble controlled by trains of ultrashort pulses. To model disturbances of the kicks, we consider that the spins are submitted to different kick trains which follow regular, random, stochastic or chaotic dynamical processes. These are described by dynamical systems on a torus. We study the quantum decoherence and the population relaxation of the spin ensemble induced by these classical dynamical processes disturbing the kick trains. For chaotic kick trains we show that the decoherence and the relaxation processes exhibit a signature of chaos directly r…
Dynamical irreversibility and local decoherence in quantum many-body chaos
通过Choi echo协议研究自旋链中单自旋的退相干，发现可积系统中的相干输运可模仿混沌系统的平均弛豫，导致谱混沌误判。
On Quantum Field Brownian Motion, Decoherence and Semiquantum Chaos
在高斯变分近似下描述了需要环境诱导退相干的量子（场）系统中的熵产生。报道了一种新的半量子混沌现象。（发表于1995年11月7日至12日在波兰扎科帕内举行的非线性动力学、混沌和复杂系统国际会议。）
Decoherence in quantum open systems revisited
本文证明了以下属于环境退相干理论民间传说的说法是不正确的：1）线性耦合到谐振子浴是退相干的普遍模型; 2）混沌环境是更有效的退相干器。
We study the ultimate limits to the decoherence rate associated with dephasing processes. Fluctuating chaotic quantum systems are shown to exhibit extreme decoherence, with a rate that scales exponentially with the particle number, thus exceeding the polynomial dependence of systems with fluctuating $k$-body interactions. Our findings suggest the use of quantum chaotic systems as a natural test-bed for spontaneous wave function collapse models. We further discuss the implications on the decoherence of AdS/CFT black holes resulting from the unitarity loss associated with energy dephasing.
The population decay due to a small opening in an otherwise closed cavity supporting chaotic classical dynamics displays a quantum correction on top of the classical exponential form, a pure manifestation of quantum coherence that acquires a universal form and can be explained by path interference. Being coherent, such enhancement is prone to decoherence effects due to the coupling of the system to an external environment. We study this interplay between incoherent and coherent quantum corrections to decay by evaluating, within a Caldeira-Legget scenario, off-diagonal contributions to the deco…
The effect of chaotic bath dynamics on the decoherence of a quantum system is examined for the vibrational degrees of freedom of a diatomic molecule in a realistic, constant temperature collisional bath. As an example, the specific case of I$_2$ in liquid xenon is examined as a function of temperature, and the results compared with an integrable xenon bath. A crossover in behavior is found: the integrable bath induces more decoherence at low bath temperatures than does the chaotic bath, whereas the opposite is the case at the higher bath temperatures. These results, verifying a conjecture due …
Quantum chaos imposes universal spectral signatures that govern the thermofield dynamics of a many-body system in isolation. The fidelity between the initial and time-evolving thermofield double states exhibits as a function of time a decay, dip, ramp and plateau. Sources of decoherence give rise to a nonunitary evolution and result in information loss. Energy dephasing gradually suppresses quantum noise fluctuations and the dip associated with spectral correlations. Decoherence further delays the appearance of the dip and shortens the span of the linear ramp associated with chaotic behavior. …
We study the open system dynamics of a circuit QED model operating in the ultrastrong coupling regime. If the resonator is pumped periodically in time the underlying classical system is chaotic. Indeed, the periodically driven Jaynes-Cummings model in the Born-Oppenheimer approximation resembles a Duffing oscillator which in the classical limit is a well-known example of a chaotic system. Detection of the field quadrature of the output field acts as an effective position measurement of the oscillator. We address how such detection affects the quantum chaotic evolution in this bipartite system.…
Entanglement versus relaxation and decoherence in a quantum algorithm for quantum chaos
我们用解析和数值的方法研究了在量子计算机中量子纠缠的行为。我们的结果表明，在一个理想的算法纠缠指数衰减的扩散弛豫率诱导的经典混沌。这种衰减下降到剩余水平，其随着量子位数n_q呈指数下降。退相干破坏剩余纠缠的速率在nq中呈指数变化。
Decoherence induced by an interacting spin environment in the transition from integrability to chaos
研究了由两个1/2自旋与自旋池接触组成的中心系统的退相干性质。动态制度的浴范围从一个完全可积的可积极限，以完成混乱。我们表明，浴的动力学制度决定的退相干过程的效率。对于微扰区域，可积极限提供更强的退相干，而在强耦合区域，混沌极限变得更有效。我们还表明，退相干时间的行为以类似的方式。相反，像线性熵或保真度这样的量值的衰减速率并不取决于浴的动力学状态。我们解释后者的结果是由于一个比较复杂的哈密顿量的可积和完全混沌的限制。
Decoherence in chaotic and integrable systems: A random matrix approach
为了分析子系统中混沌或有序对退相干速率的影响，我们的目标是区分这两种动力学类型的影响与那些取决于波包选择的影响。为了隔离前者，我们引入了一个随机矩阵模型，允许改变子系统之间的耦合强度。强耦合的情况下进行了详细的分析，我们发现在中间的时间谱相关性，这是让人想起的相关孔的弱效果。
The Loschmidt echo in classically chaotic systems: Quantum chaos, irreversibility and decoherence
洛施图回声（LE）是量子力学对演化算符中的微扰的灵敏度的量度。它被定义为两个波函数从相同的初始状态，但略有不同的哈密顿量的重叠。因此，它也可以作为量子力学中不可逆性的量化。在这篇论文中，LE研究的系统，有一个经典的对应动力学不稳定，即经典混沌。利用半经典近似的分析处理。结果表明，在一定的制度下的参数，LE指数衰减。此外，对于足够强的扰动，衰减率由经典系统的李雅普诺夫指数给出。给出了一些特别有趣的例子。分析结果得到了充分的数值研究的支持。此外，一些政权无法访问的理论进行了探讨，表明LE和它的李雅普诺夫制度呈现出相同形式的普遍性归因于经典混沌。从某种意义上说，这证明了LE是量子领域中混沌的一个强大的时间签名。最后，我们利用退相干理论探讨了LE与量子到经典跃迁之间的关系。使用两种不同的方法，一个半经典近似的维格纳函数和主方程的LE，它示出的消相干率和衰减率的LE是相等的。这些量之间的关系结果是互利的，在更广泛的资源的退相干理论和可能的实验实现LE。
A multi-particle extension of the Arnol'd Cat Hamiltonian system is defined and examined. We propose to compute its Alicki-Fannes quantum dynamical entropy, to validate (or disprove) the validity of the decoherence approach to quantum chaos. A first set of numerical experiments is presented and discussed.
The famous Nils Bohr's quantum-classical correspondence principle states that the classical mechanics is a limiting case of the more general quantum mechanics. This implies that ``under certain conditions" quantum laws of motion become equivalent to classical laws. One of the conditions is fairly obvious: the corresponding classical action should be very large as compared with the Planck's constant. But this condition is not sufficient. Suppression of effects of quantum interference ("decoherence") is the phenomenon of primary importance for understanding of the Bohr's principle. Being, in ess…
An Example of the Decoherence Approach to Quantum Dissipative Chaos
量子混沌--研究量子化的不可积哈密顿系统--是一个非常成熟和复杂的领域。相比之下，很少有人研究经典的{ \it耗散}混沌系统的量子版本。利用Gell-Mann和Hartle的退相干形式，我找到了一个这样的系统，强迫阻尼Duffing振子的量子力学模拟。我证明了系统的经典极限，并讨论了它的退相干历史。我表明，使用退相干的历史，人们不仅可以定义整个密度算子的量子映射，但可以找到一个类似的庞加莱映射的个人轨迹。最后，我认为这个模型的有用性作为一个例子，量子耗散混沌，以及实际应用的退相干形式主义的一个有趣的问题。
The manner in which unpredictable chaotic dynamics manifests itself in quantum mechanics is a key question in the field of quantum chaos. Indeed, very distinct quantum features can appear due to underlying classical nonlinear dynamics. Here we observe signatures of quantum nonlinear dynamics through the direct measurement of the time-evolved Wigner function of the quantum-kicked harmonic oscillator, implemented in the spatial degrees of freedom of light. Our setup is decoherence-free and we can continuously tune the semiclassical and chaos parameters, so as to explore the transition from regul…
We investigate decoherence in quantum systems coupled via dephasing-type interactions to an arbitrary environment with chaotic underlying classical dynamics. The coherences of the reduced state of the central system written in the preferential energy eigenbasis are quantum Loschmidt echoes, which in the strong coupling regime are characterized at long times scales by fluctuations around a constant mean value. We show that due to the chaotic dynamics of the environment, the mean value and the width of the Loschmidt echo fluctuations are inversely proportional to the quantity we define as the ef…
The Quantum Mechanics of Hyperion
本文的动机是建议[W. Zurek，Physica Scripta，T76，186（1998）]认为，如果没有环境退相干的影响，卫星轨道的混沌翻滚将在20年内变得非经典。量子和经典的概率分布的动力学进行了比较的卫星旋转垂直于其轨道平面，驱动的引力梯度。该模型进行了研究和没有环境退相干。在没有退相干的情况下，其平均角动量标度的最大量子-经典（QC）差异对于混沌态为hbar^{2/3}，对于非混沌态为hbar ^2，导致对于宏观物体（如θ）的QC差异可以忽略不计。量子概率分布并不平滑地接近它们的经典极限，在平滑的经典背景上叠加了一个非常精细的振荡结构。对于一个宏观物体，这种振荡结构太精细，无法通过任何实际测量来分辨。少量的平滑（由于设备的有限分辨率）或非常少量的环境退相干足以确保经典极限。在退相干下，概率分布中的QC差异按比例缩放为（hbar ^2/D）^{1/6}，其中D是动量扩散参数。我们的结论是，退相干是不是必不可少的解释宏观机构的经典行为。
Pure decoherence in quantum systems
本文分析了一种流行的基于谐振子热浴线性耦合的退相干模型，指出在退相干超过能量耗散的纯退相干区是不合适的。与能量守恒本质上相关的类似机制意味着，与最近的理论相反，混沌环境可能比常规环境效率更低。最后，弹性散射机制主张作为最简单的源的纯退相干。
Effects of decoherence and imperfections for quantum algorithms
研究了静态量子比特间相互作用和量子门中的随机误差对Grover量子搜索算法和量子混沌映射等量子算法稳定性的影响。对于Grover算法，我们的数值和分析结果表明，存在的规则和混沌相位依赖于静态缺陷的强度$ε$。两个相位之间的临界边界$ε_c$随量子位数$n_q$多项式下降为$ε_c \sim n_q^{-3/2}$。在常规阶段$(ε< ε_c)$中，该算法对不完美保持鲁棒性，显示了$ε> 2^{-n_q/2}$的效率增益$ε_c / ε$。在混沌阶段$(ε> ε_c)$，算法被完全破坏。Grover算法的结果与量子混沌映射的量子算法的不完美效应进行了比较，其中保真度衰减的普遍规律由随机矩阵理论（RMT）给出。我们还讨论了一种新的陀螺量子纠错校正方法，它可以减少静态缺陷的影响。尽管有这种衰减，GYQEC允许在量子计算的准确性方面获得显着的增益。
Decoherence, Delocalization and Irreversibility in Quantum Chaotic Systems
研究了经典混沌量子系统中的退相干。以Arnold猫映射和量子被踢转子为例，分别讨论了线性和非线性混沌系统。采用Feynman-Vernon影响泛函理论研究环境对系统的影响。众所周知，量子相干性可以消除相应经典系统中的许多混沌行为。但在一般情况下，与环境的相互作用会迅速削弱量子相干性，并重演许多经典的混沌行为。退相干如何有效地维持混沌，以及由此产生的行为与量子图像的性质如何不同，取决于系统与环境的耦合以及环境的光谱密度和温度。我们展示了如何在量子猫映射的复发丢失和经典遍历恢复由于环境的影响。量子相干性和扩散抑制有助于被踢转子的动力学定位。我们展示了环境引起的影响如何破坏这种本地化。这种影响也可以理解为是由驱动系统的外部噪声引起的。散肩混沌系统的特殊之处在于从可逆动力学到不可逆动力学的明显转变。我们在量子猫映射和踢转子，并区分它从动力学不稳定性和不精确的测量产生的明显的不可逆性这样的转变。通过对量子被踢转子动力学进行时间反演和数值跟踪，我们知道了其他的转子是如何被踢的。
Decoherence and the quantum-classical limit in the presence of chaos
我们研究了退相干如何影响经典混沌系统的量子和经典动力学之间的短时间分离，在一个特定的模型的框架内。对于宽范围的参数，相应的相空间分布之间的距离取决于一个单一的参数$χ$，它涉及一个有效的普朗克常量$\hbar_{\rm eff}$，李雅普诺夫系数，和扩散常数。该距离在数学上取决于$\hbar_{\rm eff}$的时间处达到峰值，这与先前对哈密顿系统的分离时间的估计一致。然而，对于$χ\lesssim 1$，分离仍然很小，随着$\hbar_{\rm eff}^2$下降，因此分离时间的概念失去了意义。
A model of deterministic detector with dynamical decoherence
我们讨论了探测器与二能级系统（量子比特）耦合的确定性模型。探测器是一个准经典的对象，其动力学描述的踢转子哈密顿。我们表明，在量子混沌的制度中的检测器作为一个混沌浴和诱导量子比特的退相干。我们讨论了失相和弛豫速率，并证明了欧姆浴的几个功能可以复制我们的完全确定性模型。此外，我们表明，对于足够强的量子比特检测器耦合，失相速率是由检测器的动力学的指数不稳定性的速率，即，由经典运动的李雅普诺夫指数。最后，我们讨论了强、弱量子位-探测器耦合下的测量。对于强耦合的情况，检测器执行量子位的上/下状态的测量。在弱耦合的情况下，由于混沌，探测器的动力学演化对量子比特的状态非常敏感。然而，在这种情况下，不清楚如何从比普朗克单元大得多的尺寸上的相空间中的粗粒度的任何测量中提取信号。
Sub-Planck Structure, Decoherence, and Many-Body Environments
在最近的一篇论文[Nature 412，712（2001）]中，Zurek认为（1）时间演化通常导致混沌量子系统产生在尺寸为$(\hbar^2/A)^d$的相空间体积元的尺度上变化的结构，其中A是状态的经典作用特性，d是自由度的数量，并且（2）该结构意味着相空间坐标X中$δX \sim \hbar X/A$量的小变化一般导致正交状态。虽然我们同意（1），我们认为（2）是不正确的，如果自由度的数量很小。我们的论点是基于Berry-Voros分析混沌系统中能量本征态的结构。然而，我们发现，如果自由度的数目很大，则（2）变得有效。这意味着多体环境可能对量子退相干现象至关重要。
Environment-Induced Decoherence and the Transition From Quantum to Classical
我们研究量子开放系统的动力学，特别注意它们的演化的那些方面是相关的从量子到经典的过渡。我们首先讨论简单系统的条件动力学。由此产生的模型是直接的，但足以说明量子测量和退相干背后的基本物理思想。为了讨论退相干和环境引起的超选择einselection在一个更一般的设置，我们素描微扰以及精确推导的几个主方程适用于各种系统。使用这些方程，我们研究einselection采用的一般战略的可预测性筛。通常在讨论退相干时所作的假设，连同它们所导致的“标准定律”一起，被严格地重新审视。讨论了经典混沌系统中量子-经典对应的恢复问题。动力学第二定律-它表明-可以追溯到相同的现象，允许恢复的对应原理在散肩混沌系统（否则它是在一个非常短的时间尺度上丢失）。讨论了量子纠错作为一个例子的抗退相干策略。简要地指出了退相干和反选择对量子理论解释的意义。
Intrinsic Decoherence Dynamics in Smooth Hamiltonian Systems: Quantum-classical Correspondence
一个直接的经典模拟的量子动力学的内在退相干的哈密顿系统，其特征在于约化密度算子的线性熵的时间依赖性，介绍。利用解析和计算结果揭示了初始量子态的经典和量子退相干动力学之间的异同。特别是，早期的内在退相干动力学的经典性探索分析使用二阶微扰处理，和退相干率和经典轨迹的稳定性之间的一个有趣的连接揭示在一个简单的近似经典理论的内在退相干动力学。这些结果为研究退相干、量子纠缠动力学和量子混沌提供了新的视角。
A random matrix approach to decoherence
为了分析子系统中混沌或有序对退相干速率的影响，我们的目标是通过从代表两个子系统的两个因子空间中选择初始状态作为随机乘积状态来区分两种类型的动力学的影响。我们引入了一个随机矩阵模型，允许不同的子系统之间的耦合强度。强耦合的情况下进行了详细的分析，我们发现没有显着的差异，除了非常低维的空间。
Environment-induced decoherence has long been recognised as being of crucial importance in the study of chaos in quantum systems. In particular, the exact form and strength of the system-environment interaction play a major role in the quantum-to-classical transition of chaotic systems. In this work we focus on the effect of varying monitoring strategies, i.e. for a given decoherence model and a fixed environmental coupling, there is still freedom on how to monitor a quantum system. We show here that there is a region between the deep quantum regime and the classical limit where the choice of …
Quantum Entropies and Decoherence for the Multiparticle Quantum Arnol'd Cat
该研究通过一个无近似的正则模型，探讨混沌系统中碰撞诱导退相干下经典与量子动力学熵的标度行为，以阐明量子混沌的本质与定义。
To suppress decoherence of solid-state qubits which are coupled to the non-Markovian noises, we propose a strategy to couple the qubit with a chaotic device, of which the broad power distribution in the high-frequency domain can be used to freeze the noises just like the dynamical decoupling control (DDC) method. Compared with the DDC, high-frequency components can be generated by the chaotic device even driven by a low-frequency field and we do not need to optimize the control fields to generate complex control pulses. As an application to superconducting circuits, we find that various noises…
Decoherence and linear entropy increase in the quantum baker's map
我们表明，粗粒度的量子面包师的地图表现出线性熵增加的渐近速率给出的Kolmogorov-Sinai熵的经典混沌面包师的地图。我们分析的起点是$N$量子位串上映射的符号表示，即，量子计算机的$N$位寄存器。为了粗粒化量子演化，我们利用退相干历史形式主义。作为一个副产品，我们证明了介质退相干的条件下举行的粗粒度的量子面包师映射渐近。
Sub-Planck spots of Schroedinger cats and quantum decoherence
海森堡原理$^1$指出，位置和动量的不确定性的乘积不应小于普朗克常数$\hbar$。这通常被认为意味着与次普朗克（$\ll \hbar$）尺度相关的相空间结构不存在，或者至少它们无关紧要。我表明，这种根深蒂固的偏见是错误的：非本地的“薛定谔猫”量子系统的状态局限于相空间体积的“经典行动”$A \gg \hbar$发展斑点结构的规模对应于次普朗克$a = \hbar^2 / A \ll \hbar$。这种结构在经典混沌系统的量子版本中出现得特别快（例如气体，用分子的混沌散射来模拟），它们被对扰动的指数敏感性的量子表现$^2$驱动成非定域薛定谔猫式叠加。最重要的是，这些次普朗克尺度在物理上是重要的：$a$决定了量子系统（或量子环境）对微扰的敏感度。因此，次普朗克$a$控制了由环境$^{3-8}$引起的退相干和反选择的有效性。它也可能是相关的设置限制的灵敏度薛定谔猫用作探测器。
Decoherence rate in random Lindblad dynamics
本文研究由随机 Lindblad 算符支配的开放混沌量子系统的退相干速率，发现其上限由 Hilbert 空间维度决定且与系综对称性无关，并揭示此类系统普遍表现出最快退相干。
In the long quest to identify and compensate the sources of decoherence in many-body systems far from the ground state, the varied family of Loschmidt echoes (LEs) became an invaluable tool in several experimental techniques. A LE involves a time-reversal procedure to assess the effect of perturbations in a quantum excitation dynamics. However, when addressing macroscopic systems one is repeatedly confronted with limitations that seem insurmountable. This led to formulate the \textit{central hypothesis of irreversibility} stating that the time-scale of decoherence, $T_3$, is proportional to th…
Driven chaotic mesoscopic systems, dissipation and decoherence
受驱动混沌系统在介观物理学、核物理、原子物理和分子物理中都有重要的研究意义。这样的系统[坐标$(Q,P)$ ] $ tend to absorb energy. This irreversible effect is known as dissipation. "Driving" means that a parameter $ x $ is changed in time. More generally, $ x $ may be a dynamical variable. In such case the interaction of $（x，p）$ with the environmental degrees of freedom $（Q，P）$导致退相以及耗散。我们介绍了一个一般框架的耗散和退相的分析，我们澄清了紧密的联系，最近的研究量子不可逆性（也被称为“Loschirtecho”或“保真度”的量子计算）。具体的模型系统，将被提出：粒子在一个盒子里移动的墙壁驱动，和粒子在一个盒子/环驱动的电动势。这两个例子与核摩擦和介观电导的研究有关。
Decoherence models and their effects on quantum maps and algorithms
在这项工作中，我们研究了几种模型的退相干，以及如何不同的量子映射和算法的反应时，他们的扰动。紧接着参考文献[1]，给出了任意大小的有限维希尔伯特空间中三种典型的单量子比特量子信道（去极化信道、相位阻尼信道和振幅阻尼信道）的推广，以及相位空间中其他类型的噪声。更具体地说，格罗弗的搜索算法的退相干的响应进行了分析，连同那些家庭的量子版本的混沌和定期的经典地图（面包师的地图和猫地图）。观察到量子映射对退相干的敏感程度与其相关经典对应物的动力学复杂程度之间的关系;导致一个明显的趋势，即反应越退相干，相关经典动力学就越复杂。
Quantum chaos is usually characterized through its statistical implications on the energy spectrum of a given system. In this work we propose a decoherent mechanism for sensing quantum chaos. The chaotic nature of a many-body quantum system is sensed by studying the implications that the system produces in the long-time dynamics of a probe coupled to it under a dephasing interaction. By introducing the notion of an effective averaged decoherence factor, we show that the correction to the geometric phase acquired by the probe with respect to its unitary evolution can be exploited as a robust to…
Chaos, Thermodynamics and Quantum Mechanics: an Application to Celestial Dynamics
我们使用Zurek最近所做的[e-print quant-ph/9802054]，整个太阳系作为案例研究来解决混沌系统中量子经典对应的问题：作者表明，行星运动的经典性是由环境引起的退相干所确保的。我们表明，等效的结果提供的自发波动的理论，这些后者的理论，在某些情况下，在一个更快的过程中的退相干的结果。我们表明，作为一个额外的好处，自发涨落的假设使得有可能真正从力学中推导出热力学，即，没有隐含地假设热力学。
Quantum-enhanced measurements represent the path towards the best measurement precision allowed by the laws of quantum mechanics. Known protocols usually rely on the preparation of entangled states and promise high or even optimal precision, but fall short in real-word applications because of the difficulty to generate entangled states and to protect them against decoherence. Here, we refrain from the preparation of entangled states but supplement the integrable parameter-encoding dynamics by non-linear kicks driving the system in the dynamical regime of quantum chaos. We show that large impro…
We have studied two complementary decoherence measures purity and fidelity for a generic diffusive noise in two different chaotic systems (the baker and the cat maps). For both quantities, we have found classical structures in quantum mechanics - the scar functions - that are specially stable when subjected to environmental perturbations. We show that these quantum states constructed on classical invariants are the most robust significant quantum distributions in generic dissipative maps.
Decoherence of a quantum state coupled to an exterior environment is at the foundation of our understanding of the emergence of classical behavior from the quantum world, but how does it emerge in a finite closed quantum system? Here this is studied by modeling an isolated quantum system of a handful of ultracold atoms confined to a double well potential and coupled to a single atom of a different type. The ultracold atoms thermalize and serve as an environmental bath for the single atom. We observe accelerated decoherence of the single atom when ultracold atoms have thermalized. This is expla…
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