論文の概要: Non-Gaussian dynamics of quantum fluctuations and mean-field limit in
open quantum central spin systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.15547v2
- Date: Sun, 3 Mar 2024 13:41:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-07 03:27:46.480214
- Title: Non-Gaussian dynamics of quantum fluctuations and mean-field limit in
open quantum central spin systems
- Title（参考訳）: 開量子中心スピン系における量子揺らぎと平均場限界の非ゲージ力学
- Authors: Federico Carollo
- Abstract要約: 中心スピン系は窒素空孔中心と量子ドットのパラダイムモデルである。
ここでは、開量子中心スピン系の創発的挙動に関する正確な結果を得る。
我々の発見は、多体固体デバイスの完全な量子記述の開発に関係しているかもしれない。
- 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: Central spin systems, in which a {\it central} spin is singled out and
interacts nonlocally with several {\it bath} spins, are paradigmatic models for
nitrogen-vacancy centers and quantum dots. They show complex emergent dynamics
and stationary phenomena which, despite the collective nature of their
interaction, are still largely not understood. Here, we derive exact results on
the emergent behavior of open quantum central spin systems. The latter
crucially depends on the scaling of the interaction strength with the bath
size. For scalings with the inverse square root of the bath size (typical of
one-to-many interactions), the system behaves, in the thermodynamic limit, as
an open quantum Jaynes-Cummings model, whose bosonic mode encodes the quantum
fluctuations of the bath spins. In this case, non-Gaussian correlations are
dynamically generated and persist at stationarity. For scalings with the
inverse bath size, the emergent dynamics is instead of mean-field type. Our
work provides a fundamental understanding of the different dynamical regimes of
central spin systems and a simple theory for efficiently exploring their
nonequilibrium behavior. Our findings may become relevant for developing fully
quantum descriptions of many-body solid-state devices and their applications.
- Abstract（参考訳）: 中心スピン系(英語版)(central spin systems)は、窒素空洞中心と量子ドットのパラダイムモデルである。
それらは複雑な創発的ダイナミクスと定常現象を示し、それらの相互作用の集団的性質にもかかわらず、いまだにほとんど理解されていない。
ここでは、開量子中心スピン系の創発的挙動に関する正確な結果を得る。
後者は、相互作用強度と浴槽の大きさのスケーリングに大きく依存する。
浴の大きさの逆2乗根(典型的には1対多の相互作用)を持つスケーリングの場合、このシステムは熱力学の極限において開量子Jaynes-Cummingsモデルとして振る舞い、ボソニックモードは浴槽スピンの量子ゆらぎを符号化する。
この場合、非ガウス相関は動的に生成され、定常で持続する。
逆浴サイズのスケーリングでは、創発ダイナミクスは平均場型ではなく、平均場型である。
本研究は、中心スピン系の異なる動的レジームの基本的な理解と、それらの非平衡挙動を効率的に探究するための単純な理論を提供する。
本研究は多体固体デバイスとその応用に関する完全な量子記述の開発に有用であると考えられる。
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