Zambrano Henríquez, Alán R. (2018) Predicción y retrodicción de sistemas cuánticos abiertos con memoria temporal. / Prediction and retrodiction of open quantum systems with temporal memory. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
Los sistemas cuánticos abiertos pueden observarse continuamente en el tiempo, esto es, un aparato de medición esta continuamente acoplado al sistema, esto es, el aparato de medición (de forma ideal) esta midiendo el sistema durante todo el intervalo de tiempo de observación. El proceso de medición provee una señal estocástica clásica a partir de la cual es posible inferir cuál es el estado del sistema. Un ejemplo paradigmático es el caso de un sistema de dos niveles acoplado a un campo de radiación laser externa (sistema fluorescente) donde el aparato de medida es un detector de fotones. Recientemente, se estudio la posibilidad de usar en la reconstrucción del estado del sistema, no solo la información provista por la medición a tiempos anteriores (predicción), sino también la señal posterior en el futuro (retrodicción). El objetivo de este trabajo es estudiar dicho problema para el caso en que la dinámica del sistema presenta efectos de memoria (no-Markoviana). La dinámica efectiva corresponde a un sistema fluorescente acoplado a un reservorio dotados de distintos estados mesoscópicos cuya dinámica estoc ástica es clasica. Cada estado a su vez influencia la dinamica irreversible del sistema. Demostramos que, aun cuando el aparato de medida solo provee información sobre la dinámica cuántica, la pureza de los estados del baño y del sistema son incrementadas usando la técnica de retrodicción.
Resumen en inglés
Open quantum system can be continually monitored in time. A measurement apparatus is continuously coupled to the system. The measurement process provides a classical stochastic signal which allows to infer the system state. A paradigmatic example is the case of an optical two-level system coupled to the radiation of an external laser eld ( fluorescent system), where the measurement apparatus is a photon detector. In the last years, the reconstruction of the system state was studied not only by considering the previous past measurement signal (prediction) but also including the future signal (retrodiction). The goal of this thesis is to study this problem in the case in which the quantum system dynamics develops memory effects (non-Markovian). The eective dynamics corresponds to a fluorescent system coupled to an environment endowed with dierent mesoscopic states whose stochastic dynamics is classical. In turn, each state modies the time-irreversible system dynamics. We nd that, even when the measurement apparatus only provides information about the quantum dynamics, the purity of the reservoir states and the purity of the system increases by using the retrodiction technique.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Palabras Clave: | [Open quantum systems; Sistemas cuánticos abiertos; Quantum jumps; Saltos cuánticos; Prediction and retrodiction; Predicción y retrodicción] |
| Referencias: | [1] P., B. H., Petruccione. The theory of open quantum systems. Oxford University Press, 2004. 1, 2, 4, 12, 13, 14, 16, 19, 22, 34, 44, 50 [2] Carmichael, H. J. An open systems approach to quantum optics. Lecture Notes in Physics, M18, 1993. 12, 51 [3] Plenio, M. B., Knight, P. L. The quantum-jump approach to dissipative dynamics in quantum optics. Rev. Mod. Phys., 101, 1998. [4] Wiseman, H. M., Milburn, G. J. Quantum measurement and control. Cambridge University press, 2010. 1, 2, 4, 14, 19, 34, 50 [5] Tsang, M. Time-symmetric quantum theory of smoothing. Phys. Rev. Lett., 102 (250403), 2009. 2, 76 [6] Tsang, M. Optimal waveform estimation for classical and quantum systems via time-symmetric smoothing. Phys. Rev. A, 80 (033840), 2009. [7] Gammelmark, S., Julsgaard, B., Molmer, K. Past quantum states of a monitored system. Phys. Rev. Lett., 111 (130401), 2013. 68, 76 [8] Gammelmark, S., Molmer, K., Alt, W., Kampschulte, T., Meschede, D. Hidden Markov model of atomic quantum jump dynamics in an optically probed cavity. Phys. Rev. A, 89 (043839), 2014. [9] Tan, D., Weber, S. J., Siddiqi, I., Molmer, K., Murch, K. W. Prediction and retrodiction for a continuously monitored superconducting qubit. Phys. Rev. Lett., 114 (090403), 2015. [10] Rybarczyk, T., Peaudecerf, B., Penasa, M., Gerlich, S., Julsgaard, B., Molmer, K., et al. Forward-backward analysis of the photon-number evolution in a cavity. Phys. Rev. A, (062116), 2015. [11] Xu, Q., Greplova, E., Julsgaard, B., Molmer, K. Correlation functions and conditioned quantum dynamics in photodetection theory. Phys. Scr., 90 (128004), 2015. [12] Tan, D., Naghiloo, M., Molmer, K.,Murch, K. W. Quantum smoothing for classical mixtures. Phys. Rev. A, 94 (050102(R)), 2016. [13] Foroozani, N., Naghiloo, M., Tan, D., Molmer, K., Murch, K. W. Correlations of the time dependent signal and the state of a continuously monitored quantum system. Phys. Rev. Lett., 116 (110401), 2016. [14] Campagne-Ibarcq, P., Bretheau, L., Flurin, E., Aueves, A., Mallet, F., Huard, B. Observing interferences between past and future quantum states in resonance fluorescence. Phys. Rev. Lett., (180402), 2014. [15] Guevara, I., Wiseman, H. Quantum state smoothing. Phys. Rev. Lett., 115 (180407), 2015. 4, 73, 76 [16] Budini, A. A. Smoothed quantum-classical states in time-irreversible hybrid dynamics. Physical Review A, 96 (032118), 2017. 2, 4, 64, 66, 67, 73, 76 [17] Budini, A. A. Open quantum system approach to single-molecule spectroscopy. Physical Review A, 79 (043804), 2009. 3, 22, 23, 24, 27, 29, 53 [18] Budini, A. A. Lindblad rate equations. Physical Review A, 74 (053815), 2006. 3, 22, 23, 24 [19] Budini, A. A. Operator correlations and quantum regression theorem in non- Markovian Lindblad rate equations. J. Stat. Phys., 131 (51), 2008. 3, 68 [20] Shankar, R. Principles of quantum mechanics. 2d ed. En: Advances in Atomic, Molecular and Optical Physics. Klower Academic/Plenum Publishers, 1995. 3, 10 [21] Nielsen, M. A., Chuang, I. L. Quantum computation and quantum information, tomo 56. Cambridge University Press, 2000. 3, 31, 32 [22] Budini, A. A. Quantum jumps and photon statistics in uorescent systems coupled to classically uctuating reservoirs. J. Phys. B, 43 (115501), 2010. 3, 28, 39, 40, 41, 44, 57, 58 [23] Fano, U. Description of states in quantum mechanics by density and operator techniques. Review of Modern Physics, 29, 1957. 7 [24] Carmichael, H. J., Singh, S., Vyas, R., Rice, P. R. Photoelectron waiting times and atomic state reduction in resonance fluorescence. Phys. Rev. A, 39 (1200), 1989. 51 |
| Materias: | Física > Sistemas cuánticos abiertos |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Sistemas complejos y altas energías > Física estadística interdisciplinaria |
| Código ID: | 675 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 25 Abr 2018 12:17 |
| Última Modificación: | 25 Abr 2018 12:38 |
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