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Asymptotic dynamics of qubit networks under randomly applied controlled unitary transformations

Novotný, J. ; Alber, G. ; Jex, I. (2024)
Asymptotic dynamics of qubit networks under randomly applied controlled unitary transformations.
In: New Journal of Physics, 2011, 13 (5)
doi: 10.26083/tuprints-00020564
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

The asymptotic dynamics of many-qubit quantum systems is investigated under iteratively and randomly applied unitary transformations. For a one-parameter family of unitary transformations, which entangle pairs of qubits, two main theorems are proved. They characterize completely the dependence of the resulting asymptotic dynamics on the topology of the interaction graph that encodes all possible qubit couplings. These theorems exhibit clearly which aspects of an interaction graph are relevant and which ones are irrelevant to the asymptotic dynamics. On the basis of these theorems, the local entropy transport between an open quantum system and its environment are explored for strong non-Markovian couplings and for different sizes of the environment and different interaction topologies. It is shown that although the randomly applied unitary entanglement operations cannot decrease the overall entropy of such a qubit network, a local entropy decrease or ‘cooling’ of subsystems is possible for special classes of interaction topologies.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2024
Autor(en): Novotný, J. ; Alber, G. ; Jex, I.
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Asymptotic dynamics of qubit networks under randomly applied controlled unitary transformations
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 5 März 2024
Ort: Darmstadt
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 26 Mai 2011
Ort der Erstveröffentlichung: London
Verlag: IOP Publishing
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: New Journal of Physics
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 13
(Heft-)Nummer: 5
Kollation: 27 Seiten
DOI: 10.26083/tuprints-00020564
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/20564
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Herkunft: Zweitveröffentlichung DeepGreen
Kurzbeschreibung (Abstract):

The asymptotic dynamics of many-qubit quantum systems is investigated under iteratively and randomly applied unitary transformations. For a one-parameter family of unitary transformations, which entangle pairs of qubits, two main theorems are proved. They characterize completely the dependence of the resulting asymptotic dynamics on the topology of the interaction graph that encodes all possible qubit couplings. These theorems exhibit clearly which aspects of an interaction graph are relevant and which ones are irrelevant to the asymptotic dynamics. On the basis of these theorems, the local entropy transport between an open quantum system and its environment are explored for strong non-Markovian couplings and for different sizes of the environment and different interaction topologies. It is shown that although the randomly applied unitary entanglement operations cannot decrease the overall entropy of such a qubit network, a local entropy decrease or ‘cooling’ of subsystems is possible for special classes of interaction topologies.

ID-Nummer: Artikel-ID: 053052
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-205645
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 05 Fachbereich Physik
05 Fachbereich Physik > Institut für Angewandte Physik
Hinterlegungsdatum: 05 Mär 2024 10:09
Letzte Änderung: 07 Mär 2024 10:19
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