Diffusion of quantum states generated by a classical random walk

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

We investigate a model that associates random walks in a finite-dimensional Euclidean coordinate space of a classical system with random quantum walks, i.e. random transformations of the set of states of a quantum system arising from quantization of a classical system. As is known, the convolution semigroup of Gaussian measures on a coordinate space admits a representation by a semigroup of self-adjoint contractions in the space of square-integrable functions described by the heat equation. We obtain a representation of the convolution semigroup of Gaussian measures on a coordinate space by a quantum dynamic semigroup in the space of nuclear operators. We give a description of the quantum dynamic semigroup by solutions of the Cauchy problem for a degenerate diffusion equation. We establish the generalized convergence in distribution of a sequence of quantum random walks to an operator-valued random process with values in the Abelian algebra of shift operators by a vector with a normal distribution.

About the authors

Yu. N. Orlov

Keldysh Institute of Applied Mathematics of the RAS

Author for correspondence.
Email: ov3159f@yandex.ru
Moscow, Russia

V. Zh. Sakbaev

Keldysh Institute of Applied Mathematics of the RAS

Email: fumi2003@mail.ru
Moscow, Russia

References

  1. Амосов Г. Г. О различных функциональных представлениях пространства операторов Шварца// Итоги науки и техн. Соврем. мат. и ее прил. - 2018. - 151. - С. 3-9.
  2. Амосов Г. Г., Бикчентаев А. М., Сакбаев В. Ж. О крайних точках множеств в пространствах операторов и пространствах состояний// Тр. МИАН. - 2024. - 324. - С. 10-23.
  3. Амосов Г. Г., Манько В. И. Эволюция вероятностных мер, связанных с квантовыми системами// Теор. и мат. физ. - 2005. - 142, № 2. - С. 365-370.
  4. Браттели У., Робинсон Д. Операторные алгебры и квантовая статистическая механика. - М.: Мир, 1982.
  5. Гоф Дж., Орлов Ю. Н., Сакбаев В. Ж., Смолянов О. Г. Рандомизированное квантование гамильтоновых систем// Докл. РАН. - 2021. - 498, № 1. - С. 31-36.
  6. Гохберг И. Ц., Крейн М. Г. Введение в теорию линейных несамосопряженных операторов. - М.: Наука, 1965.
  7. Холево A. С. Квантовая вероятность и квантовая статистика// Соврем. пробл. мат. Фундам. направл. - 1991. - 83. - С. 5-132.
  8. Шерстнев А. Н. Методы билинейных форм в некоммутативной теории меры и интеграла. - М.: Физматлит, 2008.
  9. Berger M. A. Central limit theorem for products of random matrices// Trans. Am. Math. Soc. - 1984. - 285, № 2. - С. 777-803.
  10. Chernoff P. Note on product formulas for operator semigroups// J. Funct. Anal. - 1968. - 2, № 2. - С. 238-242.
  11. Engel K. J., Nagel R. One-parameter semigroups for linear evolution equations. - New York: SpringerVerlag, 2000.
  12. Gough J. E., Ding H., Amini N. Reproducing kernel Hilbert space approach to non-Markovian quantum stochastic models// ArXiv. - 2024. - 2407.07231 [quant-ph].
  13. Holevo A. S. Quantum noise as noncommutative stationary random process// Int. J. Modern Phys. A. - 2022. - 37, № 20-21. - 2243011.
  14. Keyl M., Kiukas J., Werner R. F. Schwartz operators// Rev. Math. Phys. - 2016. - 28, № 3. - 1630001.
  15. Kossakowski A. On quantum statistical mechanics of non-Hamiltonian systems// Rept. Math. Phys. - 1972. - 3, № 4. - С. 247-274.
  16. Orlov Yu. N., Sakbaev V. Zh., Shmidt E. V. Operator approach to weak convergence of measures and limit theorems for random operators// Lobachevskii J. Math. - 2021. - 42, № 10. - С. 2413-2426.
  17. Sakbaev V. Zh. On the law of large numbers for compositions of independent random semigroups// Russ. Math. - 2016. - 60, № 10. - С. 72-76.
  18. Volovich I. V., Sakbaev V. Zh. On quantum dynamics on C∗-algebras// Proc. Steklov Inst. Math. - 2018. - 301, № 1. - С. 25-38.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».