論文の概要: Application of the Fourth-Order Time Convolutionless Master Equation to
Open Quantum Systems: Quantum Limit of 1/f-Noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.15089v2
- Date: Thu, 16 Nov 2023 22:57:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-22 17:20:42.410211
- Title: Application of the Fourth-Order Time Convolutionless Master Equation to
Open Quantum Systems: Quantum Limit of 1/f-Noise
- Title（参考訳）: 4次時間畳み込みマスター方程式のオープン量子システムへの応用:1/fノイズの量子極限
- Authors: Elyana Crowder, Lance Lampert, Grihith Manchanda, Brian Shoffeitt,
Srikar Gadamsetty, Yiting Pei, Shantanu Chaudhary, Dragomir Davidovi\'c
- Abstract要約: 浴槽に弱結合した開量子系の密集集合において, 正確な4階時間畳み込みマスター方程式 (TCL4) について検討した。
浴槽内の小さな量子系と放出されたソフトボソンとの間の絡み合いのエントロピーを推定する。
地中状態へのアプローチは,浴槽とのカップリングの2次目においてのみ数値的に正確であることが判明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We optimize and simplify the exact 4th-order time-convolutionless master
equation (TCL4), in a dense set of open quantum systems weakly coupled to the
bath. The master equation has a term proportional to the derivative of the
system's spectral density and exhibits $1/f^{1-s}$ noise at zero temperature in
the thermodynamic limit. $s$ is the power law in the spectral density at a
small frequency $f$ and the noise approaches $1/f$ noise when $s\to 0_+$. The
noise is driven by the fourth-order relaxation-dephasing hybrid processes. When
$s<1$, the reduced dynamics diverges in the long time limit. However, by
imposing a physical infrared cut-off time, we estimate the entanglement entropy
between the small quantum system (hard matter) and the emitted soft bosons in
the bath (soft matter). We also examine how the master equation represents the
approach to a ground state, by comparing the asymptotic states of the dynamics
at zero temperature and ground states, both computed to fourth order in the
interaction. We find that the approach to ground state is numerically exact
only in the second order of coupling to the bath. The TCL4 master equation
embodies the infrared problem from quantum field theory, opening up
possibilities to mitigate infrared divergent noise in quantum computing and to
study its impact on the efficiency of photosynthetic light harvesting.
- Abstract（参考訳）: 浴槽に弱結合した開放量子系の密集集合において、正確な4階時間畳み込みマスター方程式(TCL4)を最適化し、単純化する。
マスター方程式は、系のスペクトル密度の微分に比例する項を持ち、熱力学極限のゼロ温度で1/f^{1-s}$ノイズを示す。
$s$はスペクトル密度の小さな周波数$f$の電力法則であり、ノイズは$s\to 0_+$のときに1/f$のノイズに近づく。
ノイズは4次緩和強調ハイブリッドプロセスによって駆動される。
s<1$の場合、縮小されたダイナミクスは長い時間制限で分散する。
しかし,物理的赤外線遮断時間を設定することで,微小量子系(硬質物質)と浴中の軟質粒子(軟質物質)との絡み合いエントロピーを推定する。
また、マスター方程式が基底状態へのアプローチをどのように表現するかを、ゼロ温度および基底状態における力学の漸近状態と相互作用における4次状態とを比較して検討する。
基底状態へのアプローチは, 浴槽とのカップリングの2次でのみ, 数値的に正確であることが判明した。
TCL4マスター方程式は、量子場理論から赤外線問題を具現化し、量子コンピューティングにおける赤外線発散ノイズを緩和し、光合成光の効率への影響を研究する。
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