論文の概要: Numerically efficient quasi-adiabatic propagator path integral approach with two independent non-commuting baths

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.21693v1
• Date: Thu, 27 Mar 2025 16:58:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-28 12:51:13.621005
• Title: Numerically efficient quasi-adiabatic propagator path integral approach with two independent non-commuting baths
• Title（参考訳）: 2つの独立した非交換浴を用いた数値的半断熱性プロパゲータ経路積分法
• Authors: R. Ovcharenko, B. P. Fingerhut,
• Abstract要約: 本稿では,一元的環境下でのQUIPI法で導入された近似の数値的効率と精度について考察する。 具体的には、メモリ時間、経路フィルタリング、マスクによる影響関数係数の粗粒化を近似として、鮮明に定義されたメモリタイムのカットオフを考える。 以上の結果から, 異なる浴槽へのシステム結合演算子が通勤しない場合, 統計的に独立な環境の付加的な性質が誤解を招く可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Path integral methods, like the quasi-adiabatic propagator path integral (QUAPI), are widely used in general-purpose and highly accurate numerical benchmark simulations of open quantum systems, particularly in regimes inaccessible to perturbative methods. Nevertheless, the applicability of the QUAPI method to realistic systems of interest is restricted by the exponentially growing computer memory requirements with respect to the size of the quantum system and the time range of non-Markovian correlation effects. This exponential ''wall'' becomes even more severe for multiple non-commuting fluctuating environments. In the present work, we address the numerical efficiency and accuracy of approximations that have been introduced for the QUAPI method with a single general environment, for the case of two independent non-commuting environments where one of them is considered as a pure dephasing environment. Specifically, we consider a sharply defined cut-off of the memory time, path filtering and mask assisted coarse graining of influence functional coefficients (MACGIC-QUAPI) as approximations. We demonstrate that commonly applied numerical techniques such as path filtering cannot be straightforwardly transferred to the two bath case even in the weak-coupling and quasi-Markovian limits. On the other hand, the sharply defined memory cut-off can be accurately handled with the mask assisted coarse graining (MACGIC-QUAPI) approach. Our findings demonstrates that if system coupling operators to different baths do not commute, the additive nature of the statistically independent environments may be misleading. Particularly, the quasi-Markovian nature of a pure dephasing bath is lost, once there simultaneously exists another non-commuting source of fluctuations.
• Abstract（参考訳）: 準アディバティック・プロパゲータ・パス積分(quasi-adiabatic propagator path integral, QUIPI)のような経路積分法は、特に摂動法に到達できない状態において、オープン量子系の汎用的で高精度な数値ベンチマークシミュレーションで広く用いられている。 それでも、quiPI法を現実的な興味を持つシステムに適用することは、量子システムのサイズと非マルコフ相関効果の時間範囲に関して指数関数的に増大するコンピュータメモリ要求によって制限される。 この指数的な「壁」は、複数の非可換な変動環境においてさらに深刻なものとなる。 本研究は, QUIPI法で導入された近似の数値的効率と精度を, 1つの一般環境と組み合わせたものである。 具体的には、メモリ時間、経路フィルタリング、マスクによる影響関数係数(MACGIC-QUAPI)の粗粒化を近似とする。 経路フィルタリングなどの一般的な数値手法は, 弱結合限界や準マルコフ限界においても, 直接2つの浴槽に移行できないことを示す。 一方、シャープに定義されたメモリカットオフは、マスクアシスト粗粒化(MACGIC-QUAPI)アプローチで正確に処理できる。 以上の結果から, 異なる浴槽へのシステム結合演算子が通勤しない場合, 統計的に独立な環境の付加的な性質が誤解を招く可能性が示唆された。 特に、純粋な脱落浴の準マルコフの性質は失われ、同時に別の非可換なゆらぎの源が存在する。

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