Entanglement statistics in Markovian open quantum systems: A matter of mutation and selection.
Entanglement statistics in Markovian open quantum systems: A matter of mutation and selection.
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马尔可夫开放量子系统中的纠缠统计：突变和选择问题。
DOI：
10.1103/physreve.102.030104
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Carollo F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Carollo F
控制开放量子系统中的动态涨落对于我们理解量子非平衡行为及其在近期量子技术中的可能应用至关重要。然而，在很大程度上，由于量子系统缺乏有效的重要采样方法，理解这些波动极具挑战性。在这里，我们设计了一个基于总体动力学方法的统一框架，用于评估马尔可夫量子跳跃过程中通用时间积分可观测量的全概率分布。其中包括携带有关真实量子特征的信息的量，例如量子叠加或纠缠，这是现有数值技术无法访问的。我们提出的算法提供了动态自由能和熵泛函，类似于它们的平衡对应物，允许人们揭示量子轨迹中有趣的相变行为。我们讨论了一些应用，并进一步揭示了在强相互作用少体系统的大波动中，高度纠缠相和低纠缠相之间的共存和滞后。
Controlling dynamical fluctuations in open quantum systems is essential both for our comprehension of quantum nonequilibrium behavior and for its possible application in near-term quantum technologies. However, understanding these fluctuations is extremely challenging due, to a large extent, to a lack of efficient important sampling methods for quantum systems. Here, we devise a unified framework—based on population-dynamics methods—for the evaluation of the full probability distribution of generic time-integrated observables in Markovian quantum jump processes. These include quantities carrying information about genuine quantum features, such as quantum superposition or entanglement, not accessible with existing numerical techniques. The algorithm we propose provides dynamical free-energy and entropy functionals which, akin to their equilibrium counterpart, permit one to unveil intriguing phase-transition behavior in quantum trajectories. We discuss some applications and further disclose coexistence and hysteresis, between a highly entangled phase and a low entangled one, in large fluctuations of a strongly interacting few-body system.
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