論文の概要: Weak second-order quantum state diffusion unraveling of the Lindblad master equation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.12109v1
• Date: Mon, 22 Jan 2024 16:46:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-23 13:11:48.547024
• Title: Weak second-order quantum state diffusion unraveling of the Lindblad master equation
• Title（参考訳）: リンドブラッドマスター方程式の弱二階量子状態拡散
• Authors: Sayak Adhikari and Roi Baer
• Abstract要約: オープン量子系における混合状態進化のシミュレーションは、化学物理学、量子光学、コンピュータ科学の応用に不可欠である。 量子状態拡散解法として知られる別のアプローチは、ランダム波動関数によって生成される純粋状態の軌跡に基づいている。 本研究は、伊藤-シュル「オーディンガー方程式」(ISE)に対する弱い一階と二階の解法を導入する。
• 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: Abstract Simulating mixed-state evolution in open quantum systems is crucial for various chemical physics, quantum optics, and computer science applications. These simulations typically follow the Lindblad master equation dynamics. An alternative approach known as quantum state diffusion unraveling is based on the trajectories of pure states generated by random wave functions, which evolve according to a nonlinear It\^o-Schr\"odinger equation (ISE). This study introduces weak first- and second-order solvers for the ISE based on directly applying the It\^o-Taylor expansion with exact derivatives in the interaction picture. We tested the method on free and driven Morse oscillators coupled to a thermal environment and found that both orders allowed practical estimation with a few dozen iterations. The variance was relatively small compared to the linear unraveling and did not grow with time. The second-order solver delivers much higher accuracy and stability with bigger time steps than the first-order scheme, with a small additional workload. However, the second-order algorithm has quadratic complexity with the number of Lindblad operators as opposed to the linear complexity of the first-order algorithm.
• Abstract（参考訳）: オープン量子システムにおける混合状態進化の抽象シミュレーションは、様々な化学物理学、量子光学、コンピュータ科学の応用に不可欠である。 これらのシミュレーションは一般にリンドブラッドマスター方程式ダイナミクスに従う。 量子状態拡散解法 (quantum state diffusion unraveling) として知られる別のアプローチは、ランダム波動関数によって生成される純粋状態の軌跡に基づいており、これは非線形な It\^o-Schr\"odinger equation (ISE) に従って進化する。 本研究は, 相互作用図に厳密な微分を持つ it\^o-taylor 展開を直接適用することに基づく, ise の弱一階および二階解法を提案する。 熱環境に結合したMorse発振器において,本手法を試験したところ,2つの順序が複数回繰り返して実測できることがわかった。 分散は線形解離に比べて比較的小さく,時間とともに成長しなかった。 2階解法は1階解法よりもはるかに高い精度と安定性を実現し、作業負荷も小さい。 しかし、2次アルゴリズムは1次アルゴリズムの線形複雑性とは対照的に、リンドブラッド演算子数と2次複雑性を持つ。

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