論文の概要: Tracking light-matter correlations in the Optical Bloch Equations: Dynamics, Energetics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.09648v3
- Date: Fri, 29 Nov 2024 15:47:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-02 15:16:02.842968
- Title: Tracking light-matter correlations in the Optical Bloch Equations: Dynamics, Energetics
- Title（参考訳）: 光ブロッホ方程式における光-物質相関の追跡:動力学,エネルギー学
- Authors: Samyak Pratyush Prasad, Maria Maffei, Patrice A. Camati, Cyril Elouard, Alexia Auffèves,
- Abstract要約: 我々は,各衝突中に形成されるエミッタ-フィールド相関の追跡を行う新しい種類のACMを構築した。
各衝突の中で、各系は実効ハミルトニアンによって駆動され、残余項は相関の影響を捉えている。
この新たなACMは、様々な量子開系に対する相関の影響を研究するために拡張することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Optical Bloch Equations (OBEs) are coarse-grained equations modeling the dynamics of driven quantum emitters coupled to heat baths. At the fundamental level, they are derived from the evolution of isolated emitter-field systems ruled by autonomous collision models (ACMs), where the fields encompass both drives and baths. The OBEs have given rise to consistent thermodynamic analyses, where work (heat) flows from the drive (bath). These models do not explicitly capture the emitter-field correlations formed within each collision. Here we build a new kind of ACM which keeps track of these correlations, and exploit it to propose a new thermodynamic framework where correlations play a central role. Within each collision, each system is shown to be driven by an effective Hamiltonian, while a remnant term captures the effect of correlations. On the emitter side, this results in splitting the thermal dissipator in two terms: self-driving term proportional to the atom coherences in the energy basis, and a correlation term. On the field side, the two respectively impact the field amplitude and fluctuations, resulting in a physically observable splitting. Following this, we define work-like (heat-like) flows as the energy changes stemming from the effective Hamiltonian dynamics (correlating processes) which are accessible through -dyne or spectroscopic measurements. Our approach differs from former analyses by the emitter self-work, yielding a tighter expression of the second law. We relate this tightening to the extra-knowledge about the field state, as compared to open system frameworks. This new ACM can be extended to study the impact of correlations on various quantum open systems. It deepens the current understanding of quantum thermodynamics, energy management at quantum scales and can be probed in state-of-the-art quantum hardware, such as superconducting and photonic circuits.
- Abstract（参考訳）: 光ブロッホ方程式(OBEs)は、熱浴に結合した駆動量子エミッタの力学をモデル化した粗い粒度の方程式である。
基本レベルでは、自律衝突モデル(ACM)によって支配される孤立したエミッタフィールドシステムの進化に由来する。
OBEは、駆動部(バス)から仕事(熱)が流れる、一貫した熱力学解析を生み出した。
これらのモデルは、衝突毎に形成されるエミッタ-フィールド相関を明示的に捉えない。
ここでは,これらの相関を追尾する新しい種類のACMを構築し,それを利用して相関が中心となる新しい熱力学フレームワークを提案する。
各衝突の中で、各系は実効ハミルトニアンによって駆動され、残余項は相関の影響を捉えている。
エミッタ側では、熱散逸器をエネルギー基底における原子コヒーレンスに比例した自己運転項と相関項の2つの項に分割する。
フィールド側では、それぞれが磁場の振幅と揺らぎに影響を与え、物理的に観察可能な分裂をもたらす。
これに続いて、作業のような(熱のような)流れを -dyne または Spectroscopic Measurement を通じてアクセス可能な効果的なハミルトン力学(関連する過程)から生じるエネルギー変化として定義する。
我々のアプローチは、エミッターの自己作業による以前の分析と異なり、第二法則のより厳密な表現をもたらす。
この締め付けは、オープンなシステムフレームワークと比較して、フィールド状態に関する外部知識と関係しています。
この新たなACMは、様々な量子開系に対する相関の影響を研究するために拡張することができる。
量子力学、量子スケールでのエネルギー管理の現在の理解を深め、超伝導やフォトニック回路のような最先端の量子ハードウェアで探索することができる。
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