論文の概要: Numerical computation of the equilibrium-reduced density matrix for
strongly coupled open quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.08147v3
- Date: Tue, 24 Jan 2023 15:27:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 11:50:02.718941
- Title: Numerical computation of the equilibrium-reduced density matrix for
strongly coupled open quantum systems
- Title（参考訳）: 強結合開量子系に対する平衡還元密度行列の数値計算
- Authors: Tyler Chen and Yu-Chen Cheng
- Abstract要約: 平衡還元密度行列と有効(平均力)ハミルトニアンを、全系が「スーパーバス」との弱い結合により正準熱平衡に保たれたときに、一組の系スピンに強く結合された系スピンに対して近似する数値アルゴリズムについて述べる。
量子相転移と遠距離相互作用系における絡み合いエントロピーの研究を含む応用へのアプローチの可能性について、さらなる数値実験により実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.538209532048867
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We describe a numerical algorithm for approximating the equilibrium-reduced
density matrix and the effective (mean force) Hamiltonian for a set of system
spins coupled strongly to a set of bath spins when the total system
(system+bath) is held in canonical thermal equilibrium by weak coupling with a
"super-bath". Our approach is a generalization of now standard typicality
algorithms for computing the quantum expectation value of observables of bare
quantum systems via trace estimators and Krylov subspace methods. In
particular, our algorithm makes use of the fact that the reduced system
density, when the bath is measured in a given random state, tends to
concentrate about the corresponding thermodynamic averaged reduced system
density. Theoretical error analysis and numerical experiments are given to
validate the accuracy of our algorithm. Further numerical experiments
demonstrate the potential of our approach for applications including the study
of quantum phase transitions and entanglement entropy for long-range
interaction systems.
- Abstract（参考訳）: 系(系+バス)全体が「スーパーバス」との弱い結合によって正準熱平衡に保たれたときに、一組の系スピンに強く結合した系スピンに対して平衡還元密度行列と有効(平均力)ハミルトニアンを近似する数値アルゴリズムを述べる。
我々のアプローチは、トレース推定器とクリロフ部分空間法による素量子系の観測可能量の量子期待値を計算するための、現在標準的な典型アルゴリズムの一般化である。
特に, このアルゴリズムは, 浴槽が与えられたランダムな状態で測定された場合, 対応する熱力学的平均還元系密度について集中する傾向があることを生かしている。
アルゴリズムの精度を検証するために, 理論誤差解析と数値実験を行った。
さらなる数値実験により、長距離相互作用系における量子相転移と絡み合いエントロピーの研究を含む応用へのアプローチの可能性が示された。
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