States of open quantum systems usually decay continuously under environmental interactions. Quantum Markov semigroups model such processes in dissipative environments. It is known that a finite-dimensional quantum Markov semigroup with detailed balance induces exponential decay toward a subspace of invariant or fully decayed states. In contrast, we analyze continuous processes that combine coherent and stochastic processes, precluding detailed balance. First, we find counterexamples to analogous decay bounds for these processes and prove conditions under which they fail. Second, we prove that the relationship between the strength of local noise applied to part of a larger system and overall decay of the whole is non-monotonic. Noise can suppress interactions that would spread it. Faster decay of a subsystem may thereby slow overall decay. We observe this interplay numerically and its discrete analog experimentally on IBM Q systems. Our main results explain and generalize the phenomenon theoretically. Finally, we observe that in spite of its absence at early times, exponential decay re-appears for unital, finite-dimensional semigroups at finite time.


翻译:开放量子系统的状态通常会在环境相互作用下连续衰减。量子马尔可夫半群在耗散环境中对此类过程进行建模。已知具有细致平衡条件的有限维量子马尔可夫半群会诱导向不变子空间或完全衰减态的指数衰减。相比之下,我们分析了结合相干与随机过程的连续过程,该类过程排除了细致平衡条件。首先,我们发现了这些过程类似衰减界的反例,并证明了其失效的条件。其次,我们证明了施加于大系统局部的噪声强度与整体衰减之间的关系是非单调的。噪声可能抑制其传播的相互作用,因此子系统的更快衰减可能反而减缓整体衰减。我们在数值上观察到了这种相互作用,并在IBM Q系统上通过实验验证了其离散类比。我们的主要结果从理论上解释并推广了这一现象。最后,我们观察到尽管在初始时刻不存在,对于单位性有限维半群,指数衰减会在有限时间内重新出现。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
78+阅读 · 2021年3月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
3+阅读 · 2023年5月22日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员