論文の概要: Testing bath correlation functions for open quantum dynamics simulations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08068v1
• Date: Thu, 10 Apr 2025 18:48:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-14 14:18:34.392500
• Title: Testing bath correlation functions for open quantum dynamics simulations
• Title（参考訳）: オープン量子力学シミュレーションのための入浴相関関数のテスト
• Authors: Masaaki Tokieda,
• Abstract要約: 基底相関関数(BCF)は、オープン量子系における熱化の正確なシミュレーションに不可欠である。 オープン量子力学シミュレーションにおける近似BCFの有効性を評価するための実用的で厳密なテストフレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Accurate simulations of thermalization in open quantum systems require a reliable representation of the bath correlation function (BCF). Numerical approaches, such as the hierarchical equations of motion and the pseudomode method, inherently approximate the BCF using a finite set of functions, which can impact simulation accuracy. In this work, we propose a practical and rigorous testing framework to assess the validity of approximate BCFs in open quantum dynamics simulations. Our approach employs a harmonic oscillator system, where the dynamics can be benchmarked against known exact solutions. To enable practical testing, we make two key methodological advancements. First, we develop numerical techniques to evaluate these exact solutions efficiently across a wide range of BCFs for broad applicability. Second, we introduce a moment-based state representation that significantly simplifies computations by exploiting the Gaussian nature of the system. Application to a two-spin system demonstrates that our testing procedure yields reliable error estimates for thermalization simulations. Using this methodology, we assess the performance of recently proposed BCF construction methods, highlighting both their strengths and a notable challenge posed by sub-Ohmic spectral densities at finite temperatures.
• Abstract（参考訳）: オープン量子系における熱化の正確なシミュレーションは、バス相関関数(BCF)の信頼性の高い表現を必要とする。 運動の階層方程式や擬モード法のような数値的なアプローチは、本質的には有限の関数集合を用いてBCFを近似し、シミュレーションの精度に影響を与える。 本研究では,オープン量子力学シミュレーションにおける近似BCFの有効性を評価するための,実用的で厳密なテストフレームワークを提案する。 提案手法では、力学を既知の正確な解に対してベンチマークできる高調波発振器を用いる。 実践的なテストを可能にするために,2つの重要な方法論的進歩を行った。 まず,これらの解を広範囲のBCFで効率よく評価し,適用性を向上させる数値計算手法を開発した。 第2に,モーメントに基づく状態表現を導入し,ガウスの性質を生かして計算を大幅に単純化する。 2スピンシステムへの適用により,本試験は熱処理シミュレーションにおいて信頼性の高い誤差推定を導出することを示した。 本手法を用いて,最近提案されたBCF工法の性能評価を行い,その強度と有限温度におけるスペクトル密度の差による顕著な課題を明らかにした。

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