玻色系统的有效描述是否可以被视为完整?
量子物理
2025-01-24 v1
摘要
玻色统计导致从香港-武明效应到玻色-爱因斯坦凝聚等惊人现象,应用遍及基础科学到量子技术。对玻色系统的建模严重依赖于有效描述:典型例子包括对其无限维态空间进行截断,并将其动力学限制在简单哈密顿量类中,如标准算子多项式,这些用于定义基于玻色模的量子计算。然而,许多自然玻色哈密顿量不属于这一简单类别,一些被玻色计算机所利用的量子效应本身需要无限维空间,这质疑了此类有效描述的有效性。我们如何才能信赖这些简化假设所得结果来捕捉真实效应?在玻色系统日益重要的背景下,我们通过表明这些有效描述确实捕捉了玻色系统的相关物理,来解决这一亟待解决的问题。我们的技术贡献有二:首先,我们证明任何物理的玻色单位演化都可以通过有限维单位演化进行强近似;其次,我们表明任何有限维单位演化都可由标准算子多项式哈密顿量精确生成。除其根本意义外,我们的结果对玻色系统的经典与量子仿真、工程玻色量子态与哈密顿量的方法、表明多项式哈密顿量为基于玻bose 模的量子计算生成普适门组,以及导致无限维 Solovay-Kitaev 定理都有深远影响。
引用
@article{arxiv.2501.13857,
title = {Can effective descriptions of bosonic systems be considered complete?},
author = {Francesco Arzani and Robert I. Booth and Ulysse Chabaud},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.13857},
year = {2025}
}
备注
21 pages, comments welcome!