Tight bounds on the concurrence of quantum superpositions

The entanglement content of superpositions of quantum states is investigated based on a measure called {\it concurrence}. Given a bipartite pure state in arbitrary dimension written as the quantum superposition of two other such states, we find simple inequalities relating the concurrence of the state to that of its components. We derive an exact expression for the concurrence when the component states are biorthogonal, and provide elegant upper and lower bounds in all other cases. For quantum bits, our upper bound is tighter than the previously derived bound in [Phys. Rev. Lett. 97, 100502 (2006).]Comment: 7 pages, 2 figure

Correlated errors can lead to better performance of quantum codes

A formulation for evaluating the performance of quantum error correcting codes for a general error model is presented. In this formulation, the correlation between errors is quantified by a Hamiltonian description of the noise process. We classify correlated errors using the system-bath interaction: local versus nonlocal and two-body versus many-body interactions. In particular, we consider Calderbank-Shor-Steane codes and observe a better performance in the presence of correlated errors depending on the timing of the error recovery. We also find this timing to be an important factor in the design of a coding system for achieving higher fidelities.Comment: 5 pages, 3 figures. Replaced by the published version. Title change

Violation of hyperbolicity via unstable dimension variability in a chain with local hyperbolic chaotic attractors

We consider a chain of oscillators with hyperbolic chaos coupled via diffusion. When the coupling is strong the chain is synchronized and demonstrates hyperbolic chaos so that there is one positive Lyapunov exponent. With the decay of the coupling the second and the third Lyapunov exponents approach zero simultaneously. The second one becomes positive, while the third one remains close to zero. Its finite-time numerical approximation fluctuates changing the sign within a wide range of the coupling parameter. These fluctuations arise due to the unstable dimension variability which is known to be the source for non-hyperbolicity. We provide a detailed study of this transition using the methods of Lyapunov analysis.Comment: 24 pages, 13 figure

Theory and computation of covariant Lyapunov vectors

Lyapunov exponents are well-known characteristic numbers that describe growth rates of perturbations applied to a trajectory of a dynamical system in different state space directions. Covariant (or characteristic) Lyapunov vectors indicate these directions. Though the concept of these vectors has been known for a long time, they became practically computable only recently due to algorithms suggested by Ginelli et al. [Phys. Rev. Lett. 99, 2007, 130601] and by Wolfe and Samelson [Tellus 59A, 2007, 355]. In view of the great interest in covariant Lyapunov vectors and their wide range of potential applications, in this article we summarize the available information related to Lyapunov vectors and provide a detailed explanation of both the theoretical basics and numerical algorithms. We introduce the notion of adjoint covariant Lyapunov vectors. The angles between these vectors and the original covariant vectors are norm-independent and can be considered as characteristic numbers. Moreover, we present and study in detail an improved approach for computing covariant Lyapunov vectors. Also we describe, how one can test for hyperbolicity of chaotic dynamics without explicitly computing covariant vectors.Comment: 21 pages, 5 figure

Contribution of α2\alpha^2-terms to the total interaction cross sections of relativistic elementary atoms with atoms of matter

It is shown that the corrections of $\alpha^2$ order to the total cross sections for interaction of elementary hydrogen-like atoms with target atoms, reported in the previously published paper [S.Mrowczynski, Phys.Rev. D36, 1520 (1987)], do not include some terms of the same order of magnitude. That results in a significant contribution of these corrections in particular cases. The full $\alpha^2$-corrections have been derived and it is shown that they are really small and could be omitted for most practical applications.Comment: 5 page

The Method of Transforming Matrix for the Evidence of Integral Manifolds` Existence

Авторами успішно вирішено задачу пошуку локального ненульового інтегрального многовиду нелінійної (n+m) – вимірної системи звичайних диференційних рівнянь, права частина якої є періодичною вектор-функцією від незалежної змінної та містить параметр. Загальний підхід до розв’язання вказаного вище класу задач, у свій час, було розроблено Н. Боголюбовим, Ю. Мітропольским та А. Самойленко, котрий, зокрема, передбачав формування функції Гріна. Однак, автори даної публікації, під час практичного вирішення сформульованої вище задачі, прийшли до висновку, що запропонований попередниками загальний підхід, в даному випадку, фактично, реалізувати не можливо. В свою чергу, вони висунули припущення, що для системи диференційних рівнянь, котра досліджується, існує n-вимірний тривіальний інтегральний многовид при будь-яких значеннях параметру, а відповідна лінійна підсистема рівнянь також має m-параметричне сімейство періодичних розв’язків. На думку авторів, це свідчить, зокрема, про те, що лінійній підсистемі рівнянь не притаманна властивість так званої експоненційної дихотомії. Ними також висловлюється припущення стосовно того, що матриця лінійного наближення системи при нульовому значенні параметру, є певною функцією незалежної змінної. Доведення існування інтегрального многовиду авторами статті фактично зведено до пошуку роз’вязку операторних рівнянь в просторі обмежених Ліпшиц-неперервних періодичних вектор-функцій. З цією метою, вихідна система звичайних диференційних рівнянь лінеарізується і, в подальшому, до неї застосовується, розроблений, у свій час, Купцовим М. І. та Яблочніковим С. Л. й згодом модифікований ними, метод перетворючої матриці. Зазначений модифікований метод перетворюючої матриці авторами даної статті було поширено, в тому числі, й на окремий випадок відсутності лінійних за параметром членів операторних рівнянь. Крім того, визначені й достатні умови існування в околі стану рівноваги системи n-вимірного ненульового періодичного інтегрального многовиду.The authors successfully solved the problem of finding a local nonzero integral manifold of a nonlinear (n + m) - dimensional system of ordinary differential equations, the right part of which is a periodic vector function of an independent variable and contains a parameter. The general approach to solving the above-mentioned class of tasks, in its time, was developed by Bogolyubov N., Mitropolsky Y. and Samoilenko A., which, in particular, envisaged the formation of the Green's function. However, the authors of this publication, during the practical solution of the above problem, came to the conclusion that the general approach proposed by the predecessors, in this case, in fact, could not be realized. In turn, they suggested that for the system of differential equations under investigation there is an n-dimensional trivial integral variety for any parameter values, and the corresponding linear subsystem of equations also has an m-parametric family of periodic solutions. According to the authors, this is evidenced, in particular, by the fact that the linear subsystem of equations is not inherent in the property of the so-called exponential dichotomy. They also suggest that the matrix of the linear approximation of a system with a zero value of a parameter is a certain function of an independent variable. The proof of the existence of an integral variety by the authors of the article is actually reduced to the search for the decomposition of operator equations in the space of bounded Lipschitz-continuous periodic vector-valued functions. To this end, the original system of ordinary differential equations is linearized and subsequently applied to it, developed in its time by Kuptsov M. I. and Yablochnikov S. L., and subsequently modified by them, the method of transforming the matrix. The mentioned modified method of transforming the matrix by the authors of this article was extended, including, on a separate case, the absence of linear operator operator parameters in the parameter. In addition, sufficient and sufficient conditions for the existence of an equilibrium state of a system of n-dimensional nonzero periodic integral manifold are established

Aspects of the Method Transforming Matrix

В статті розглядається вирішення задачі стосовно пошуку нетривіальних інтегральних многовидів нелінійної системи звичайних диференціальних рівнянь, що має кінцеву розмірність, права частина якої є періодичною вектор-функцією незалежної змінної та містить параметри. Передбачається, що у дослідженій системі в наявності нульова інтегральний многовид при усіх значеннях параметру, а відповідна лінійна підсистема має m-параметричну множину періодичних розв`язків. Знайдені нові достатні умови існування в околі стану рівноваги системи ненульового інтегрального різноманіття меншого ступеня розмірності ніж того, що має вихідний фазовий простір. Під час знаходження достатніх умов формуються оператори, котрі дозволяють звести розв`язок даної задачі до пошуку їх нерухомих точок.We consider the problem of finding nontrivial integral manifolds for nonlinear nite- dimensional system of ordinary differential equations, the right side is a periodic vector- function on the independent variable and contains the parameters. It is assumed that the system under study has zero integral manifold for all values of the parameter, and the corresponding linear subsystem has the m-parametric family of periodic solutions. Found new sufficient conditions of existence in a neighborhood of the equilibrium systems of non- zero periodic integral manifolds of fewer dimensions than the original phase space. In the derivation of sufficient conditions are based operators, which allow to bring a solution to this problem to the search of fixed points

Universality of REM-like aging in mean field spin glasses

Aging has become the paradigm to describe dynamical behavior of glassy systems, and in particular spin glasses. Trap models have been introduced as simple caricatures of effective dynamics of such systems. In this Letter we show that in a wide class of mean field models and on a wide range of time scales, aging occurs precisely as predicted by the REM-like trap model of Bouchaud and Dean. This is the first rigorous result about aging in mean field models except for the REM and the spherical model.Comment: 4 page