論文の概要: Perturbation theory under the truncated Wigner approximation reveals how
system-environment entanglement formation drives quantum decoherence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.11306v1
- Date: Wed, 22 Jun 2022 18:17:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-08 09:38:51.701878
- Title: Perturbation theory under the truncated Wigner approximation reveals how
system-environment entanglement formation drives quantum decoherence
- Title（参考訳）: 弱ウィグナー近似による摂動理論は、系環境の絡み合い形成が量子デコヒーレンスをいかに駆動するかを明らかにする
- Authors: Justin Provazza and Roel Tempelaar
- Abstract要約: 量子デコヒーレンス(quantum decoherence)は、環境との相互作用の結果、離散量子系内の単純な位相関係が消失することである。
そこで, 時間依存摂動理論とトランクテッドウィグナー近似を併用する理論的枠組みを導入する。
低周波環境モードの選択的抑制は、量子デコヒーレンスを緩和するのに特に有効であることを示す。
- 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: Quantum decoherence is the disappearance of simple phase relations within a
discrete quantum system as a result of interactions with an environment. For
many applications, the question is not necessarily how to avoid (inevitable)
system-environment interactions, but rather how to design environments that
optimally preserve a system's phase relations in spite of such interactions.
The formation of system-environment entanglement is a major driving mechanism
for decoherence, and a detailed understanding of this process could inform
strategies for conserving coherence optimally. This requires scalable,
flexible, and systematically improvable quantum dynamical methods that retain
detailed information about the entanglement properties of the environment, yet
very few current methods offer this combination of features. Here, we address
this need by introducing a theoretical framework wherein we combine the
truncated Wigner approximation with standard time-dependent perturbation theory
allowing for computing expectation values of operators in the combined
system-environment Hilbert space. We demonstrate the utility of this framework
by applying it to the spin-boson model, representative of qubits and simple
donor-acceptor systems. For this model, our framework provides an analytical
description of perturbative contributions to expectation values. We monitor how
quantum decoherence at zero temperature is accompanied by entanglement
formation with individual environmental degrees of freedom. Based on this
entanglement behavior, we find that the selective suppression of low-frequency
environmental modes is particularly effective for mitigating quantum
decoherence.
- Abstract（参考訳）: 量子デコヒーレンス(quantum decoherence)は、環境との相互作用の結果、離散量子システム内の単純な位相関係の消失である。
多くのアプリケーションにとって、問題はシステム環境の相互作用を避けることではなく、そのような相互作用にもかかわらずシステムの位相関係を最適に保存する環境を設計する方法である。
システム環境の絡み合いの形成は、デコヒーレンスの主要な駆動機構であり、このプロセスの詳細な理解は、コヒーレンスを最適に保存するための戦略を伝えることができる。
これには、環境の絡み合い特性に関する詳細な情報を保持するスケーラブルでフレキシブルで、体系的に改善可能な量子力学メソッドが必要であるが、この組み合わせを提供する現在の方法はほとんどない。
ここでは, トランキャットされたウィグナー近似と標準時間依存摂動理論を組み合わせることで, システム環境ヒルベルト空間の演算子の期待値を計算できる理論的枠組みを導入することにより, このニーズに対処する。
量子ビットおよび単純なドナー・アクセプタシステムの代表であるスピンボーソンモデルに適用することにより、このフレームワークの有用性を実証する。
このモデルでは、予測値に対する摂動的貢献の分析的な記述を提供する。
ゼロ温度での量子デコヒーレンスと個々の環境自由度との絡み合い形成の関係を観察する。
この絡み合い挙動に基づき、低周波環境モードの選択的抑制が量子デコヒーレンス緩和に特に有効であることを見出した。
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