論文の概要: Perspective: Numerically "exact" approach to open quantum dynamics: The
hierarchical equations of motion (HEOM)
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.05501v2
- Date: Wed, 24 Jun 2020 00:46:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-16 04:48:27.768260
- Title: Perspective: Numerically "exact" approach to open quantum dynamics: The
hierarchical equations of motion (HEOM)
- Title（参考訳）: 展望:オープン量子力学に対する数値的「実」なアプローチ:階層的運動方程式(heom)
- Authors: Yoshitaka Tanimura
- Abstract要約: オープン量子系(英: open quantum system)とは、浴槽系にさらに結合された系を指す。
階層的な運動方程式(HEOM)は、還元系の数値的な「正確な」力学を記述することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: An open quantum system refers to a system that is further coupled to a bath
system consisting of surrounding radiation fields, atoms, molecules, or
proteins. The bath system is typically modeled by an infinite number of
harmonic oscillators. This system-bath model can describe the time-irreversible
dynamics through which the system evolves toward a thermal equilibrium state at
finite temperature. In nuclear magnetic resonance and atomic spectroscopy,
dynamics can be studied easily by using simple quantum master equations under
the assumption that the system-bath interaction is weak (perturbative
approximation) and the bath fluctuations are very fast (Markovian
approximation). However, such approximations cannot be applied in chemical
physics and biochemical physics problems, where environmental materials are
complex and strongly coupled with environments. The hierarchical equations of
motion (HEOM) can describe numerically "exact" dynamics of a reduced system
under nonperturbative and non-Markovian system--bath interactions, which has
been verified on the basis of exact analytical solutions (non-Markovian tests)
with any desired numerical accuracy. The HEOM theory has been used to treat
systems of practical interest, in particular to account for various linear and
nonlinear spectra in molecular and solid state materials, to evaluate charge
and exciton transfer rates in biological systems, to simulate resonant
tunneling and quantum ratchet processes in nanodevices, and to explore quantum
entanglement states in quantum information theories. This article, presents an
overview of the HEOM theory, focusing on its theoretical background and
applications, to help further the development of the study of open quantum
dynamics.
- Abstract（参考訳）: 開量子系(英: open quantum system)とは、周囲の放射線場、原子、分子、タンパク質からなる浴槽系にさらに結合した系を指す。
バスシステムは一般に無限個の調和振動子によってモデル化される。
このシステムバスモデルは、系が有限温度で熱平衡状態に向かって進化する時間可逆力学を記述することができる。
核磁気共鳴や原子分光法では、システムとバスの相互作用が弱い(摂動近似)ことと浴のゆらぎが非常に速い(マルコフ近似)という仮定の下で、単純な量子マスター方程式を用いることで、ダイナミクスを簡単に研究することができる。
しかし、このような近似は、環境物質が複雑で環境と強く結合する化学物理学や生化学物理学の問題には適用できない。
階層的運動方程式(heom)は、非摂動的および非マルコフ系-バス相互作用下での還元系の数値的「実効的」ダイナミクスを記述することができ、これは任意の数値的精度で正確な解析解(非マルコフ検定)に基づいて検証されている。
ヘム理論は、分子および固体材料の様々な線形および非線形スペクトルを考慮し、生物学系の電荷および励起子移動速度を評価し、ナノデバイスにおける共鳴トンネルと量子ラチェット過程をシミュレートし、量子情報理論における量子絡み合い状態を調べるために、実用的関心のあるシステムを扱うために使われてきた。
本稿では,その理論的背景と応用に焦点をあてたヘム理論の概要を述べる。
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