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Erschienen in: Quantum Information Processing 7/2017

01.07.2017

Steady states of continuous-time open quantum walks

verfasst von: Chaobin Liu, Radhakrishnan Balu

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 7/2017

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Abstract

Continuous-time open quantum walks (CTOQW) are introduced as the formulation of quantum dynamical semigroups of trace-preserving and completely positive linear maps (or quantum Markov semigroups) on graphs. We show that a CTOQW always converges to a steady state regardless of the initial state when a graph is connected. When the graph is both connected and regular, it is shown that the steady state is the maximally mixed state. As shown by the examples in this article, the steady states of CTOQW can be very unusual and complicated even though the underlying graphs are simple. The examples demonstrate that the structure of a graph can affect quantum coherence in CTOQW through a long-time run. Precisely, the quantum coherence persists throughout the evolution of the CTOQW when the underlying topology is certain irregular graphs (such as a path or a star as shown in the examples). In contrast, the quantum coherence will eventually vanish from the open quantum system when the underlying topology is a regular graph (such as a cycle).

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Fußnoten
1
We were not aware of the work [8] before we posted on arXiv the first version of the present article under the title Continuous-time open quantum walks. We acknowledge that [8] should be the very first paper concerning semigroups on graphs.
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Gorini, V., Kossakowski, A., Sudarshan, E.C.G.: Completely positive dynamical semigroups on N-level systems. J. Math. Phys. 17, 821–825 (1976)ADSMathSciNetCrossRef Gorini, V., Kossakowski, A., Sudarshan, E.C.G.: Completely positive dynamical semigroups on N-level systems. J. Math. Phys. 17, 821–825 (1976)ADSMathSciNetCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Breuer, H.-P., Petruccione, F.: The Theory of Open Quantum Systems. Oxford University Press, Oxford (2006)MATH Breuer, H.-P., Petruccione, F.: The Theory of Open Quantum Systems. Oxford University Press, Oxford (2006)MATH
6.
Zurück zum Zitat Muelken, O., Blumen, A.: Continuous-time quantum walks: models for coherent transport on complex networks. Phys. Rep. 502, 37–87 (2011)ADSMathSciNetCrossRef Muelken, O., Blumen, A.: Continuous-time quantum walks: models for coherent transport on complex networks. Phys. Rep. 502, 37–87 (2011)ADSMathSciNetCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Nielsen, M., Chuang, I.: Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press, Cambridge (2000)MATH Nielsen, M., Chuang, I.: Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press, Cambridge (2000)MATH
8.
Zurück zum Zitat Whitfield, J.D., Rodrguez-Rosario, C.A., Aspuru-Guzik, A.: Quantum stochastic walks: a generalization of classical random walks and quantum walks. Phys. Rev. A 81(2), 022323 (2010)ADSCrossRef Whitfield, J.D., Rodrguez-Rosario, C.A., Aspuru-Guzik, A.: Quantum stochastic walks: a generalization of classical random walks and quantum walks. Phys. Rev. A 81(2), 022323 (2010)ADSCrossRef
9.
Zurück zum Zitat Pellegrini, C.: Continuous time open quantum random walks and non-Markovian Lindblad master equations. J. Stat. Phys. 154, 838–865 (2014)ADSMathSciNetCrossRefMATH Pellegrini, C.: Continuous time open quantum random walks and non-Markovian Lindblad master equations. J. Stat. Phys. 154, 838–865 (2014)ADSMathSciNetCrossRefMATH
14.
Zurück zum Zitat Kendon, V.: Decoherence in quantum walks—a review. Math. Struct. Comput. Sci. 17(6), 1169–1220 (2006)MathSciNetMATH Kendon, V.: Decoherence in quantum walks—a review. Math. Struct. Comput. Sci. 17(6), 1169–1220 (2006)MathSciNetMATH
16.
Zurück zum Zitat Rivas, A., Huelga, S.F.: Open Quantum Systems. An Introduction. Springer, Heidelberg (2011)MATH Rivas, A., Huelga, S.F.: Open Quantum Systems. An Introduction. Springer, Heidelberg (2011)MATH
Metadaten
Titel
Steady states of continuous-time open quantum walks
verfasst von
Chaobin Liu
Radhakrishnan Balu
Publikationsdatum
01.07.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 7/2017
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-017-1625-8

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