論文の概要: General Framework for Quantifying Dissipation Pathways in Open Quantum Systems. I. Theoretical Formulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.00266v2
- Date: Sat, 8 Jun 2024 06:06:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-11 23:25:32.804697
- Title: General Framework for Quantifying Dissipation Pathways in Open Quantum Systems. I. Theoretical Formulation
- Title（参考訳）: オープン量子システムにおける散逸経路の定量化フレームワーク I. 理論的定式化
- Authors: Chang Woo Kim, Ignacio Franco,
- Abstract要約: オープン量子系力学におけるエネルギーの散逸について、汎用的で実用的な理論的枠組みを提案する。
これは、個々の浴室成分のシステム全体の消散への寄与を定量化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: We present a general and practical theoretical framework to investigate how energy is dissipated in open quantum system dynamics. This is done by quantifying the contributions of individual bath components to the overall dissipation of the system. The framework is based on the Nakajima-Zwanzig projection operator technique which allows us to express the rate of energy dissipation into a specific bath degree of freedom by using traces of operator products. The approach captures system-bath interactions to all orders, but is based on second-order perturbation theory on the off-diagonal subsystem's couplings and a Markovian description of the bath. The usefulness of our theory is demonstrated by applying it to various models of open quantum systems involving harmonic oscillator or spin baths, and connecting the outcomes to existing results such as our previously reported formula derived for locally coupled harmonic bath [J. Chem. Phys. 154, 084109 (2021)]. We also prove that the dissipation calculated by our theory rigorously satisfies thermodynamic principles such as energy conservation and detailed balance. Overall, the strategy can be used to develop the theory and simulation of dissipation pathways to interpret and engineer the dynamics of open quantum systems.
- Abstract（参考訳）: オープン量子系力学におけるエネルギーの散逸について、汎用的で実用的な理論的枠組みを提案する。
これは、個々の浴室成分のシステム全体の消散への寄与を定量化する。
本手法は, 中島・Zwanzigプロジェクション・オペレーターの手法をベースとして, 演算子生成物のトレースを用いて, 特定の浴室自由度にエネルギー散逸率を表現できる。
このアプローチは全ての順序に対するシステム-バス相互作用を捉えるが、対角部分系のカップリングに関する二階摂動理論と、入浴のマルコフ的記述に基づいている。
本理論の有用性は, 高調波発振器やスピン浴を含むオープン量子系の様々なモデルに適用し, 局所結合型高調波浴 (J. Chem. Phys. 154, 084109 (2021)) で導かれた式など, 既存の結果と結合することによって実証される。
また、我々の理論によって計算された散逸は、エネルギー保存や詳細なバランスといった熱力学の原理を厳格に満たしていることを示す。
全体として、この戦略は開量子系の力学を解釈・工学するために散逸経路の理論とシミュレーションを開発するのに利用できる。
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