論文の概要: Fully differentiable optimization protocols for non-equilibrium steady states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.12604v2
• Date: Tue, 23 Nov 2021 05:11:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-07 02:18:14.607999
• Title: Fully differentiable optimization protocols for non-equilibrium steady states
• Title（参考訳）: 非平衡定常状態に対する完全微分可能最適化プロトコル
• Authors: Rodrigo A. Vargas-Hern\'andez, Ricky T. Q. Chen, Kenneth A. Jung, Paul Brumer
• Abstract要約: 本稿では,リウィリアンの任意のパラメータに対して定常状態解を微分可能な,自動微分に基づく新しい手法を提案する。 我々の手法はメモリコストが低く、定常状態を計算するための正確なアルゴリズムとは無関係である。 また,非コヒーレント光励起速度の関数として,自然光下でのエネルギー移動の定常状態の感度解析を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.862208848127913
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In the case of quantum systems interacting with multiple environments, the time-evolution of the reduced density matrix is described by the Liouvillian. For a variety of physical observables, the long-time limit or steady state solution is needed for the computation of desired physical observables. For inverse design or optimal control of such systems, the common approaches are based on brute-force search strategies. Here, we present a novel methodology, based on automatic differentiation, capable of differentiating the steady state solution with respect to any parameter of the Liouvillian. Our approach has a low memory cost, and is agnostic to the exact algorithm for computing the steady state. We illustrate the advantage of this method by inverse designing the parameters of a quantum heat transfer device that maximizes the heat current and the rectification coefficient. Additionally, we optimize the parameters of various Lindblad operators used in the simulation of energy transfer under natural incoherent light. We also present a sensitivity analysis of the steady state for energy transfer under natural incoherent light as a function of the incoherent-light pumping rate.
• Abstract（参考訳）: 複数の環境と相互作用する量子系の場合、還元密度行列の時間変化はリウビリアンによって記述される。 様々な物理観測器では、所望の物理観測器の計算には長時間の極限または定常解が必要である。 このようなシステムの逆設計や最適制御のために、一般的なアプローチはブルートフォース探索戦略に基づいている。 本稿では,リウビリアンの任意のパラメータに対して定常解を微分することができる自動微分に基づく新しい手法を提案する。 私たちのアプローチはメモリコストが低く、定常状態を計算するための正確なアルゴリズムとは無関係です。 熱電流と整流係数を最大化する量子熱伝達装置のパラメータを逆設計することで、この手法の利点を説明する。 さらに,自然光下でのエネルギー移動のシミュレーションに使用されるリンドブラッド作用素のパラメータを最適化する。 また,非コヒーレント光励起速度の関数として,自然光下でのエネルギー移動の定常状態の感度解析を行った。

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