論文の概要: Numerically exact open quantum systems simulations for arbitrary
environments using automated compression of environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.01653v2
- Date: Thu, 26 Aug 2021 15:46:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-17 19:59:36.926617
- Title: Numerically exact open quantum systems simulations for arbitrary
environments using automated compression of environments
- Title（参考訳）: 環境の自動圧縮を用いた任意環境の数値的完全オープン量子システムシミュレーション
- Authors: Moritz Cygorek, Michael Cosacchi, Alexei Vagov, Vollrath Martin Axt,
Brendon W. Lovett, Jonathan Keeling, and Erik M. Gauger
- Abstract要約: 任意の環境下でオープン量子系をシミュレーションする数値的精度の手法を提案する。
提案手法は, 環境自由度を最も関連性の高いものに自動的に還元する。
本研究では, ボゾン, フェルミオン, スピン環境の問題に適用することで, この手法のパワーを実証する。
- 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: The central challenge for describing the dynamics in open quantum systems is
that the Hilbert space of typical environments is too large to be treated
exactly. In some cases, such as when the environment has a short memory time or
only interacts weakly with the system, approximate descriptions of the system
are possible. Beyond these, numerically exact methods exist, but these are
typically restricted to baths with Gaussian correlations, such as
non-interacting bosons. Here we present a numerically exact method for
simulating open quantum systems with arbitrary environments which consist of a
set of independent degrees of freedom. Our approach automatically reduces the
large number of environmental degrees of freedom to those which are most
relevant. Specifically, we show how the process tensor -- which describes the
effect of the environment -- can be iteratively constructed and compressed
using matrix product state techniques. We demonstrate the power of this method
by applying it to problems with bosonic, fermionic, and spin environments:
electron transport, phonon effects and radiative decay in quantum dots, central
spin dynamics, anharmonic environments, dispersive coupling to time-dependent
lossy cavity modes, and superradiance. The versatility and efficiency of our
automated compression of environments (ACE) method provides a practical
general-purpose tool for open quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 開量子系における力学を記述する上での中心的な課題は、典型的な環境のヒルベルト空間が、正確に扱うには大きすぎることである。
環境がメモリ時間が短い場合やシステムと弱い相互作用しかできない場合などでは、システムの近似的な記述が可能となる。
これら以外にも、数値的に正確な方法が存在するが、通常は非相互作用ボソンのようなガウス相関を持つ浴槽に限られる。
ここでは、自由度の集合からなる任意の環境を持つ開量子系を数値的に正確にシミュレーションする手法を提案する。
我々のアプローチは、最も関連する人々に対して、多くの環境自由度を自動的に削減する。
具体的には、プロセステンソル -- 環境の影響を記述する -- が、マトリックス積状態技術を用いて反復的に構築され、圧縮される方法を示す。
電子輸送,フォノン効果,量子ドットの放射減衰,中心スピンダイナミクス,無調波環境,時間依存性の損失空洞モードへの分散結合,超放射能など,ボゾン,フェルミオン,スピン環境の諸問題に適用することで,この手法のパワーを実証する。
環境の自動圧縮(ACE)手法の汎用性と効率性は、オープン量子システムのための実用的な汎用ツールを提供する。
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