論文の概要: Optimization of path-integral tensor-multiplication schemes in open quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.15136v1
• Date: Fri, 21 Feb 2025 01:32:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-24 19:42:33.681329
• Title: Optimization of path-integral tensor-multiplication schemes in open quantum systems
• Title（参考訳）: 開量子系における経路積分テンソル乗算スキームの最適化
• Authors: L. M. J. Hall, A. Gisdakis, E. A. Muljarov,
• Abstract要約: パス積分技術はオープン量子系において非マルコフ力学の正確な解を提供するために用いられる。 ここでは,行列表現と特異値分解を用いて,テンソルサイズを効果的に削減する最適化手法を提案する。 このアプローチは、従来のテンソル乗算方式の計算時間とメモリ使用量を劇的に削減する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Path-integral techniques are a powerful tool used in open quantum systems to provide an exact solution for the non-Markovian dynamics. However, the exponential tensor scaling with memory length of these techniques limits the applicability when applied to systems with long memory times. Here we provide an optimization scheme which effectively reduces the tensor sizes by using a matrix representation and singular value decomposition to neglect negligible contributions. This approach dramatically reduces both computational time and memory usage of the traditional tensor-multiplication schemes. Calculations that would require over 50 million GB of RAM in the original approach are now available on standard desktop computers, allowing access to new regimes and more complex systems. As a demonstration, we apply it to the Trotter decomposition with linked cluster expansion technique, and use it to investigate a quantum dot-microcavity system at larger coupling strengths than previously achieved. Secondly, we apply the optimization when the memory time is very long - specifically in a system containing two spatially separated quantum dots in a common phonon bath.
• Abstract（参考訳）: パス積分技術は、非マルコフ力学の正確な解を提供するためにオープン量子システムで使用される強力なツールである。 しかし、これらの手法のメモリ長の指数テンソルスケーリングは、長いメモリ時間を持つシステムに適用する際の適用性を制限している。 ここでは,行列表現と特異値分解を用いて,無視可能な寄与を無視することにより,テンソルサイズを効果的に削減する最適化手法を提案する。 このアプローチは、従来のテンソル乗算方式の計算時間とメモリ使用量を劇的に削減する。 元々のアプローチで5000万GB以上のRAMを必要とする計算は、標準のデスクトップコンピュータで利用可能となり、新しいレシエーションやより複雑なシステムにアクセスできるようになった。 実演として、リンククラスタ展開法によるトロッター分解に適用し、それを用いて、以前に達成したよりも大きな結合強度で量子ドット-微小キャビティ系を調査する。 第二に、メモリ時間が非常に長いとき、特に共通のフォノン浴に2つの空間的に分離された量子ドットを含むシステムに最適化を適用する。

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