論文の概要: Exact and efficient quantum simulation of open quantum dynamics for
various of Hamiltonians and spectral densities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.02303v1
- Date: Sun, 5 Jul 2020 12:00:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-11 06:20:39.465237
- Title: Exact and efficient quantum simulation of open quantum dynamics for
various of Hamiltonians and spectral densities
- Title（参考訳）: 様々なハミルトンおよびスペクトル密度に対する開量子力学の特殊かつ効率的な量子シミュレーション
- Authors: Na-Na Zhang, Ming-Jie Tao, Wan-Ting He, Xin-Yu Chen, Xiang-Yu Kong,
Fu-Guo Deng, Neill Lambert, Qing Ai, Yuan-Chung Cheng
- Abstract要約: ドリュー・ローレンツスペクトル密度について、ドナーとアクセプタークラスタ内の強いカップリングを持つ2元化ジオメトリは、大幅に改善された効率を示すことを示す。
我々のアプローチは、様々なハミルトニアンやスペクトル密度に対する開量子力学を効果的にシミュレートするために一般化することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.0121685506566
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recently, we have theoretically proposed and experimentally demonstrated an
exact and efficient quantum simulation of photosynthetic light harvesting in
nuclear magnetic resonance (NMR), cf. B. X. Wang, \textit{et al.} npj Quantum
Inf.~\textbf{4}, 52 (2018). In this paper, we apply this approach to simulate
the open quantum dynamics in various photosynthetic systems with different
Hamiltonians. By numerical simulations, we show that for Drude-Lorentz spectral
density the dimerized geometries with strong couplings within the donor and
acceptor clusters respectively exhibit significantly-improved efficiency. Based
on the optimal geometry, we also demonstrate that the overall energy transfer
can be further optimized when the energy gap between the donor and acceptor
clusters matches the peak of the spectral density. Moreover, by exploring the
quantum dynamics for different types of spectral densities, e.g. Ohmic,
sub-Ohmic, and super-Ohmic spectral densities, we show that our approach can be
generalized to effectively simulate open quantum dynamics for various
Hamiltonians and spectral densities. Because $\log_{2}N$ qubits are required
for quantum simulation of an $N$-dimensional quantum system, this quantum
simulation approach can greatly reduce the computational complexity compared
with popular numerically-exact methods.
- Abstract（参考訳）: 近年,核磁気共鳴(NMR)における光合成光の精密かつ効率的な量子シミュレーションを理論的に提案し,実験的に実証している。
B. X. Wang, \textit{et al.
npj quantum infを参照。
〜\textbf{4}, 52 (2018)。
本稿では,ハミルトニアンの異なる光合成系におけるオープン量子力学をシミュレートするために,本手法を適用した。
数値シミュレーションにより,Drude-Lorentzスペクトル密度に対して,ドナーとアクセプタクラスタ内の強いカップリングを持つ二量体ジオメトリーは,それぞれ著しく改善された効率を示した。
最適な幾何学に基づいて、ドナーとアクセプターのクラスター間のエネルギーギャップがスペクトル密度のピークと一致する場合に、全体のエネルギー移動をさらに最適化できることを実証する。
さらに、オーミック、サブオーミック、超オーミックのスペクトル密度などの異なる種類のスペクトル密度に対する量子力学を探索することにより、我々のアプローチが様々なハミルトンおよびスペクトル密度に対するオープン量子力学を効果的にシミュレートするために一般化できることが示される。
n 次元量子システムの量子シミュレーションには $\log_{2}n$ qubits が必要であるため、この量子シミュレーションアプローチは一般的な数値計算法と比較して計算の複雑さを大幅に削減することができる。
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