論文の概要: Bath-induced interactions and transient dynamics in open quantum systems
at strong coupling: Effective Hamiltonian approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.03386v1
- Date: Wed, 6 Mar 2024 00:47:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-07 16:35:53.331708
- Title: Bath-induced interactions and transient dynamics in open quantum systems
at strong coupling: Effective Hamiltonian approach
- Title（参考訳）: 強いカップリングにおける開量子系における浴誘起相互作用と過渡ダイナミクス:効果的なハミルトンアプローチ
- Authors: Marlon Brenes and Brett Min and Nicholas Anto-Sztrikacs and Nir
Bar-Gill and Dvira Segal
- Abstract要約: 我々は、システムバス構成の力学を理解するために、Emph Effective Hamiltonian theoryと呼ばれる最近開発された手法を用いる。
写像ステップと切り離しの組み合わせにより、実効的なハミルトン理論は開量子系における強いカップリングのシグネチャに関する解析的な洞察を提供する。
- 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: Understanding the dynamics of dissipative quantum systems, particularly
beyond the weak coupling approximation, is central to various quantum
applications. While numerically exact methods provide accurate solutions, they
often lack the analytical insight provided by theoretical approaches. In this
study, we employ the recently-developed method dubbed the \emph{effective
Hamiltonian theory} to understand the dynamics of system-bath configurations
without resorting to a perturbative description of the system-bath coupling
energy. Through a combination of mapping steps and truncation, the effective
Hamiltonian theory offers both analytical insights into signatures of strong
couplings in open quantum systems and a straightforward path for numerical
simulations. To validate the accuracy of the method, we apply it to two
canonical models: a single spin immersed in a bosonic bath and two
noninteracting spins in a common bath. In both cases, we study the transient
regime and the steady state limit at nonzero temperature, and spanning
system-bath interactions from the weak to the strong regime. By comparing the
results of the effective Hamiltonian theory with numerically exact simulations,
we show that although the former overlooks non-Markovian features in the
transient equilibration dynamics, it correctly captures non-perturbative
bath-generated couplings between otherwise non-interacting spins as observed in
their synchronization dynamics and correlations. Altogether, the effective
Hamiltonian theory offers a powerful approach to understanding strong coupling
dynamics and thermodynamics, capturing the signatures of such interactions in
both relaxation dynamics and in the steady state limit.
- Abstract（参考訳）: 散逸量子系のダイナミクスを理解することは、特に弱結合近似を超えて、様々な量子応用の中心となる。
数値的に正確な手法は正確な解を提供するが、理論的なアプローチによる分析的な洞察を欠くことが多い。
本研究では, システムバス結合エネルギーの摂動的記述に頼ることなく, システムバス構成の力学を理解するために, 最近開発された手法である 'emph{ Effective Hamiltonian theory' を用いる。
写像ステップと切断の組合せを通じて、有効ハミルトニアン理論は、開量子系における強結合のシグネチャに関する解析的洞察と数値シミュレーションのための素直な経路の両方を提供する。
この方法の精度を検証するために, ボソニック浴槽に浸漬した1つのスピンと, 共通の浴槽に2つの非相互作用スピンという, 2つの標準模型に適用した。
いずれの場合も、非ゼロ温度における過渡的な状態と定常的な状態の限界、および弱い状態から強い状態へのシステム-バス相互作用について検討する。
実効的なハミルトニアン理論の結果と数値的厳密なシミュレーションを比較することにより、前者は過渡的平衡ダイナミクスにおける非マルコフ的特徴を見落としているが、その同期動力学と相関で観察されるように、非摂動的浴生成結合を正確に捉えていることを示した。
全体として、効果的なハミルトニアン理論は強いカップリングダイナミクスと熱力学を理解するための強力なアプローチを提供し、リラクゼーションダイナミクスと定常状態極限の両方においてそのような相互作用のシグネチャを捉えている。
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