論文の概要: Digital Quantum Simulation of the Nonlinear Lindblad Master Equation Based on Quantum Trajectory Averaging

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.00121v1
• Date: Mon, 31 Mar 2025 18:11:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-03 13:19:00.076847
• Title: Digital Quantum Simulation of the Nonlinear Lindblad Master Equation Based on Quantum Trajectory Averaging
• Title（参考訳）: 量子軌道平均化に基づく非線形リンドブラッドマスター方程式のディジタル量子シミュレーション
• Authors: Yu-Guo Liu, Heng Fan, Shu Chen,
• Abstract要約: 量子軌道平均化に基づく非線形リンドブラッドマスター方程式(NLME)の2次元ディジタルシミュレーション手法を提案する。 提案手法は,複数のジャンプ演算子を持つLMEの効率的な長期シミュレーションを可能にする。 実演として、オープン量子系における新しい理論予測をシミュレートする数値実験を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.600125493291289
• License:
• Abstract: Since precisely controlling dissipation in realistic environments is challenging, digital simulation of the Lindblad master equation (LME) is of great significance for understanding nonequilibrium dynamics in open quantum systems. However, achieving long-time simulations for complex systems with multiple dissipation channels remains a major challenge, both theoretically and experimentally. Here, we propose a 2-dilation digital simulation scheme for the non-linear Lindblad master equation (NLME) based on quantum trajectory averaging. The NLME continuously interpolates between full LME and the dynamical equation governed by the effective non-Hermitian Hamiltonian. Remarkably, for standard LMEs, our scheme reduces to a 1-dilation method that enables deterministic realizations without postselection. This deterministic nature overcomes a key limitation in some existing simulation methods, where repeated postselections lead to exponentially vanishing implementation probabilities. Consequently, our scheme allows efficient long-time simulations of LMEs with multiple jump operators. As a demonstration, we present numerical experiments simulating novel theoretical predictions in open quantum systems, including localization in open quantum systems and the postselected skin effect.
• Abstract（参考訳）: 現実的な環境での散逸を正確に制御することは難しいので、リンドブラッドマスター方程式(LME)のデジタルシミュレーションは、開量子系の非平衡力学を理解する上で非常に重要である。 しかし、複数の散逸チャネルを持つ複雑なシステムの長期シミュレーションを実現することは、理論上も実験上も大きな課題である。 本稿では,量子軌道平均化に基づく非線形リンドブラッドマスター方程式(NLME)の2次元ディジタルシミュレーション手法を提案する。 NLME はフル LME と有効非エルミート・ハミルトニアンによって支配される力学方程式の間に連続的に補間する。 注目すべきは、標準的なLCMに対して、提案手法は、ポストセレクションなしで決定論的実現を可能にする1-Dilation法に還元されることである。 この決定論的性質は、いくつかの既存のシミュレーション手法において重要な制限を克服し、繰り返しのポストセレクションによって実装確率が指数関数的に消滅する。 その結果,複数のジャンプ演算子を持つLMEの効率的な長期シミュレーションが可能となった。 実演として,オープン量子系における局所化やポストセレクトスキン効果など,オープン量子系における新しい理論的予測をシミュレートする数値実験を提案する。

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