nach oben

Quantum Information Processing

Erschienen in:

01.02.2024

One-excitation spin dynamics in homogeneous closed chain governed by XX-Hamiltonian

verfasst von: E. B. Fel’dman, E. I. Kuznetsova, A. I. Zenchuk

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 2/2024

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config

KI-gestützte Suche

Aus

Abstract

We analytically investigate the one-excitation spin dynamics in a homogeneous closed spin-1/2 chain via diagonalization of the one-excitation block of the XX-Hamiltonian, which allows to derive the analytical expressions for probability amplitudes describing state transfers between any two spins of a chain. We analytically investigate the M-neighbor approximation (\(M\ge 1\)) of spin dynamics with arbitrary initial state and analyze its accuracy using special integral characteristics defined in terms of the above probability amplitudes. We find M providing the required accuracy of evolution approximation for chains of different lengths.

Vorheriger Artikel An efficient quantum algorithm for preparation of uniform quantum superposition states

Nächster Artikel Improved security bounds against the Trojan-horse attack in decoy-state quantum key distribution

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 102.000 Bücher
über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Maschinenbau + Werkstoffe
Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 67.000 Bücher
über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Maschinenbau + Werkstoffe

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

über 67.000 Bücher
über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Bose, S.: Quantum communication through an unmodulated spin chain. Phys. Rev. Lett. 91, 207901 (2003)ADSCrossRefPubMed

Christandl, M., Datta, N., Ekert, A., Landahl, A.J.: Perfect state transfer in quantum spin networks. Phys. Rev. Lett. 92, 187902 (2004)ADSCrossRefPubMed

Karbach, P., Stolze, J.: Spin chains as perfect quantum state mirrors. Phys. Rev. A 72, 030301(R) (2005)ADSMathSciNetCrossRef

Gualdi, G., Kostak, V., Marzoli, I., Tombesi, P.: Perfect state transfer in long-range interacting spin chains. Phys. Rev. A 78, 022325 (2008)ADSCrossRef

Jourdan, P., Wigner, E.: Uber das paulische äquivalenzverbot. Z. Phys. 47 (9), 631 (1928)

Cruz, H.B., Goncalves, L.L.: Time-dependent correlations of the one-dimensional isotropic XY model. J. Phys. C: Solid State Phys. 14, 2785 (1981)ADSCrossRef

Abragam, A.: The Principles of Nuclear Magnetism. Clarendon Press, Oxford (1961)

Davis, Ph.J.: Circulant Matrices. Wiley, New York (1970)

Gray, R.M.: Toeplitz and circulant matrices: a review. Found. Trends Commun. Inf. Theory 2(3), 155–239 (2006)CrossRef

10.

Engelsberg, V., Lowe, I.J., Carolan, J.I.: Nuclear-magnetic-resonance line shape of a linear chain of spins. Phys. Rev. B 7, 924 (1973)ADSCrossRef

11.

Bochkin, G.A., Fel’dman, E.B., Vasil’ev, S.G.: The exact solution for the free induction decay in a quasi-one-dimensional system in a multi-pulse NMR experiment. Phys. Lett. A 383, 2993 (2019)ADSCrossRef

12.

Doronin, S.I., Maximov, I.I., Fel’dman, E.B.: Multiple-quantum dynamics of one-dimensional nuclear spin systems in solids. J. Exp. Theor. Phys. 91(3), 597 (2000)ADSCrossRef

13.

Cappellaro, P., Ramanathan, C., Cory, D.G.: Simulations of information transport in spin chains. Phys. Rev. Lett. 99, 250506 (2007)ADSCrossRefPubMed

14.

Koh, C.Y., Kwek, L.C., Wang, S.T., Chong, Y.Q.: Entanglement and discord in spin glass. Laser Phys. 23(2), 025202 (2013)ADSCrossRef

15.

Ye, B.-L., Li, B., Li-Jost, X., Fei, Sh.-M.: Quantum correlations in critical XXZ system and LMG model. Int. J. Quant. Inf. 16, 1850029 (2018)MathSciNetCrossRef

16.

Zenchuk, A.I.: Remote creation of a one-qubit mixed state through a short homogeneous spin-1/2 chain. Phys. Rev. A 90, 052302(13) (2014)ADSCrossRef

17.

Zwick, A., Álvarez, G.A., Stolze, J., Osenda, O.: Robustness of spin-coupling distributions for perfect quantum state transfer. Phys. Rev. A 84, 022311 (2011)ADSCrossRef

18.

Zwick, A., Álvarez, G.A., Stolze, J., Osenda, O.: Spin chains for robust state transfer: modified boundary couplings versus completely engineered chains. Phys. Rev. A 85, 012318 (2012)ADSCrossRef

19.

Zwick, A., Álvarez, G.A., Stolze, J., Osenda, O.: Quantum state transfer in disordered spin chains: How much engineering is reasonable? Quant. Inf. Comput. 15(7–8), 582 (2015)MathSciNet

20.

Yosida, K.: Theory of Magnetism. Springer (1996)

21.

Landau, L.D., Lifshitz, E.M.: Quantum Nechanics. Non-relativistic Theory. Course of Theoretical Physics, vol. 3. Pergamon, New York (1977)

22.

Cappellaro, P., Ramanathan, C., Cory, D.G.: Dynamics and control of a quasi-one- dimensional spin system. Phys. Rev. A 76, 032317 (2007)ADSCrossRef

23.

Fel’dman, E.B., Zenchuk, A.I.: \(M\)-neighbor approximation in one-qubit state transfer along zigzag and alternating spin-1/2 chains. Phys. Scr. 97(9), 095101 (2022)ADSCrossRef

24.

Fel’dman, E.B., Zenchuk, A.I.: Nearest-neighbor approximation in one-excitation state evolution along spin-1/2 chain governed by \(XX\)-Hamiltonian. Phys. Lett. A 457, 128572 (2023)MathSciNetCrossRef

25.

Doronin, S.I., Fel’dman, E.B., Guinzbourg, I.. Ya.., Maximov, I.I.: Supercomputer analysis of one-dimensional multiple-quantum dynamics of nuclear spins in solids. Chem. Phys. Lett. 341, 144 (2001)ADSCrossRef

26.

Dobrovitski, V.V., De Raedt, H.A., Katsnelson, M.I., Harmon, B.N.: Quantum oscillations without quantum coherence. Phys. Rev. Lett. 90, 210401 (2003)ADSCrossRefPubMed

27.

Zhang, W.X., Cappellaro, P., Amtler, N., Pepper, B., Cory, D.G., Dobrovitski, V.V., Ramanathan, C., Viola, L.: NMR multiple quantum coherences in quasi-one-dimensional spin systems: comparison with ideal spin-chain dynamics. Phys. Rev. A 80, 052323 (2009)ADSCrossRef

28.

Álvarez, G.A., Danieli, E.P., Levstein, P.R., Pastawski, H.M.: Quantum parallelism as a tool for ensemble spin dynamics calculations. Phys. Rev. Lett. 101, 120503 (2008)ADSMathSciNetCrossRefPubMed

Titel: One-excitation spin dynamics in homogeneous closed chain governed by XX-Hamiltonian
verfasst von: E. B. Fel’dman
E. I. Kuznetsova
A. I. Zenchuk
Publikationsdatum: 01.02.2024
Verlag: Springer US
Erschienen in: Quantum Information Processing / Ausgabe 2/2024
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI: https://doi.org/10.1007/s11128-023-04250-4

Springer Professional

Abstract

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu Ihrer Lizenz zu erhalten.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Springer Professional "Technik"

Springer Professional "Wirtschaft"

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2024

Multi-class classification using quantum transfer learning

Primitivity for random quantum channels

An efficient quantum algorithm for preparation of uniform quantum superposition states

New three- and four-dimensional toric and burst error-correcting quantum codes

Estimating quantum mutual information through a quantum neural network

Denoising quantum mixed states using quantum autoencoders