論文の概要: Validity of Born-Markov master equations for single and two-qubit systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.05046v1
• Date: Tue, 10 Nov 2020 11:19:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-24 19:16:25.168577
• Title: Validity of Born-Markov master equations for single and two-qubit systems
• Title（参考訳）: シングルおよび2量子ビット系におけるボルン・マルコフマスター方程式の妥当性
• Authors: Vasilii Vadimov, Jani Tuorila, Tuure Orell, J\"urgen Stockburger, Tapio Ala-Nissila, Joachim Ankerhold, and Mikko M\"ott\"onen
• Abstract要約: 一般的に用いられるレッドフィールドとリンドブラッドのマスター方程式を数値的に正確な結果と比較する。 本研究は,通常のボルン・マルコフ方程式の有効範囲に関する一般ガイドラインを設定した。
• 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: The urgent need for reliable simulation tools to match the extreme accuracy needed to control tailored quantum devices highlights the importance of understanding open quantum systems and their modeling. To this end, we compare here the commonly used Redfield and Lindblad master equations against numerically exact results in the case of one and two resonant qubits transversely coupled at a single point to a Drude-cut ohmic bath. All the relevant parameters are varied over a broad range which allows us to give detailed predictions about the validity and physically meaningful applicability of the weak-coupling approaches. We characterize the accuracy of the approximate approaches by comparing the maximum difference of their system evolution superoperators with numerically exact results. After optimizing the parameters of the approximate models to minimize the difference, we also explore if and to what extent the weak-coupling equations can be applied at least as phenomenological models. Optimization may lead to an accurate reproduction of experimental data, but yet our results are important to estimate the reliability of the extracted parameter values such as the bath temperature. Our findings set general guidelines for the range of validity of the usual Born-Markov master equations and indicate that they fail to accurately describe the physics in surprisingly broad range of parameters, in particular at low temperatures. Since quantum-technological devices operate there their accurate modeling calls for a careful choice of methods.
• Abstract（参考訳）: カスタマイズされた量子デバイスを制御するのに必要な極端な精度に適合する信頼性の高いシミュレーションツールの必要性は、オープン量子システムとそのモデリングを理解することの重要性を浮き彫りにしている。 この目的のために、1点と2つの共振量子ビットが1点で横に結合された場合の数値的正確な結果に対して、よく用いられるレッドフィールドとリンドブラッドのマスター方程式を比較する。 すべての関連するパラメータは広い範囲にわたって異なり、弱い結合アプローチの有効性と物理的に有意義な適用性に関する詳細な予測が得られます。 システム進化スーパーオペレーターの最大差と数値的に正確な結果を比較することで近似アプローチの精度を特徴付ける。 差分を最小化するために近似モデルのパラメータを最適化した後、少なくとも現象モデルとして弱結合方程式がどの程度適用できるかを探索する。 最適化は実験データの正確な再現につながる可能性があるが,浴室温度などの抽出パラメータ値の信頼性を推定することが重要である。 本研究は,通常のボルンマルコフ方程式の有効範囲に関する一般的なガイドラインを設定し,特に低温において,驚くほど幅広いパラメータで物理を正確に記述できないことを示す。 量子技術デバイスが動作するため、正確なモデリングはメソッドの選択を慎重に行う必要がある。

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