論文の概要: Open Quantum Dynamics Theory for Non-Equilibrium Work: Hierarchical Equations of Motion Approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.10630v2
• Date: Wed, 10 Feb 2021 02:58:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 22:28:52.542280
• Title: Open Quantum Dynamics Theory for Non-Equilibrium Work: Hierarchical Equations of Motion Approach
• Title（参考訳）: 非平衡作業に対するオープン量子ダイナミクス理論:運動アプローチの階層的方程式
• Authors: Souichi Sakamoto and Yoshitaka Tanimura
• Abstract要約: システムバスモデル(SB)は、完全量子状態におけるジャージンスキーの等式を調べるものであると考えられている。 分割関数(PF)と経路に基づいて,その定義を数値的に評価する。 我々は、PF に基づく WCF の定義を用いることで、ジャージンスキーの等式とは全く矛盾しない結果が得られることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A system--bath (SB) model is considered to examine the Jarzynski equality in the fully quantum regime. In our previous paper [J. Chem. Phys. 153 (2020) 234107], we carried out "exact" numerical experiments using hierarchical equations of motion (HEOM) in which we demonstrated that the SB model describes behavior that is consistent with the first and second laws of thermodynamics and that the dynamics of the total system are time irreversible. The distinctive quantity in the Jarzynski equality is the "work characteristic function (WCF)", $\langle \exp[-\beta W] \rangle$, where $W$ is the work performed on the system and $\beta$ is the inverse temperature. In the present investigation, we consider the definitions based on the partition function (PF) and on the path, and numerically evaluate the WCF using the HEOM to determine a method for extending the Jarzynski equality to the fully quantum regime. We show that using the PF-based definition of the WCF, we obtain a result that is entirely inconsistent with the Jarzynski equality, while if we use the path-based definition, we obtain a result that approximates the Jarzynski equality, but may not be consistent with it.
• Abstract（参考訳）: システムバスモデル(SB)は、完全量子状態におけるジャージンスキーの等式を調べるものであると考えられている。 前回の論文[J. Chem. Phys. 153 (2020) 234107]では,SBモデルが熱力学の第1法則と第2法則に整合した振る舞いを記述し,系全体の力学が時間的に不可逆であることを示す,階層的な運動方程式(HEOM)を用いた「実際に」数値実験を行った。 jarzynski等式における特徴的な量は、"work characteristic function (wcf)", $\langle \exp[-\beta w] \rangle$であり、ここでは$w$はシステム上で実行される仕事であり、$\beta$は逆温度である。 本研究では,分割関数(PF)と経路に基づく定義を考察し,HEOMを用いてWCFを数値的に評価し,Jarzynski等式を完全量子状態に拡張する方法を決定する。 WCF の PF ベースの定義を用いることで、Jarzynski の等式と完全に矛盾する結果が得られる一方で、パスベースの定義を用いると、Jarzynski の等式に近似する結果が得られるが、それと一致しないかもしれないことを示す。

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