論文の概要: Fundamental limitations in Lindblad descriptions of systems weakly
coupled to baths
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.12091v4
- Date: Mon, 24 Jan 2022 16:23:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-29 20:39:34.076030
- Title: Fundamental limitations in Lindblad descriptions of systems weakly
coupled to baths
- Title(参考訳): 入浴に弱結合したシステムのリンドブラッド記述の基本的制限
- Authors: Devashish Tupkary, Abhishek Dhar, Manas Kulkarni, Archak Purkayastha
- Abstract要約: 我々は、複数の自由度を持つ系を記述するために、マルコフ量子マスター方程式をリンドブラッド形式で記述する。
これらの条件のうち1つ以上の条件は、システムバス結合の弱いリンドブラッドの記述に総称的に違反するであろう。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: It is very common in the literature to write down a Markovian quantum master
equation in Lindblad form to describe a system with multiple degrees of freedom
and weakly connected to multiple thermal baths which can, in general, be at
different temperatures and chemical potentials. However, the microscopically
derived quantum master equation up to leading order in system-bath coupling is
of the so-called Redfield form which is known to not preserve complete
positivity in most cases. Additional approximations to the Redfield equation
are required to obtain a Lindblad form. We lay down some fundamental
requirements for any further approximations to Redfield equation, which, if
violated, leads to physical inconsistencies like inaccuracies in the leading
order populations and coherences in the energy eigenbasis, violation of
thermalization, violation of local conservation laws at the non-equilibrium
steady state (NESS). We argue that one or more of these conditions will
generically be violated in all the weak system-bath-coupling Lindblad
descriptions existing in literature to our knowledge. As an example, we study
the recently derived Universal Lindblad Equation (ULE) and use these conditions
to show violation of local conservation laws due to inaccurate coherences but
accurate populations in energy eigenbasis. Finally, we exemplify our analytical
results numerically in an interacting open quantum spin system.
- Abstract(参考訳): リンドブラッド形式でマルコフの量子マスター方程式を記述し、複数の自由度を持つ系を記述し、一般に異なる温度と化学的ポテンシャルを持つ複数の熱浴に弱結合させることは、文学において非常に一般的である。
しかし、微視的に導出された量子マスター方程式は、システムバスカップリングにおける先頭の順序まで、ほとんどの場合完全に正の値を保つことが知られているいわゆるレッドフィールド形式である。
レッドフィールド方程式へのさらなる近似はリンドブラッド形式を得るために必要である。
レッドフィールド方程式のさらなる近似に対するいくつかの基本的な要件を定め、もし破られれば、先行群における不正確さやエネルギー固有ベイシスにおけるコヒーレンス、熱化の違反、非平衡定常状態(ness)における局所保存則の違反といった物理的不整合をもたらす。
我々は、これらの条件の1つ以上のものは、我々の知識に文献に存在する弱いシステムバス結合のリンドブラッドの記述に総じて違反するであろうと論じる。
例えば、最近導出されたUniversal Lindblad Equation (ULE) について検討し、これらの条件を用いて、不正確なコヒーレンスによる局所保存法違反を示す。
最後に、相互作用する開量子スピン系において解析結果を数値的に例示する。
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