論文の概要: From the Bloch equation to a thermodynamically consistent master equation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.05289v1
• Date: Thu, 08 May 2025 14:29:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-09 21:43:49.920691
• Title: From the Bloch equation to a thermodynamically consistent master equation
• Title（参考訳）: ブロッホ方程式から熱力学的に一貫したマスター方程式へ
• Authors: Eugenia Pyurbeeva, Ronnie Kosloff,
• Abstract要約: 我々は厳密なエネルギー保存の単一の制約の下で、リンドブラッドマスター方程式の数学的に等価な形式を示す。 Bloch'の方程式は系の力学をその要素的部分に分離し、熱混合、脱落、エネルギー緩和を明確に区別する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Bloch equation, that set the foundation for open quantum systems, was conceived by pure physical reasoning. Since then, the Lindblad (GKLS) form of a quantum master equation, its most general mathematical representation, became an established staple in the open quantum systems toolbox. It allows to describe a multitude of quantum phenomena, however, its universality comes at a cost -- without additional constraints, the resultant dynamics are not necessarily thermodynamically consistent, and the equation itself lacks an intuitive interpretation. We present a mathematically equivalent form of the Lindblad master equation under a single constraint of strict energy conservation. The ``elemental Bloch'' equation separates the system dynamics into its elemental parts, making an explicit distinction between thermal mixing, dephasing, and energy relaxation, and thus reinstating the physical intuition in the equation. We derive the equation for a many-level system by accounting for all relevant transitions between pairs of levels. Finally, the formalism is illustrated by calculating the fixed point of the dynamics and exploring the conditions for canonical invariance in quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 開量子系の基盤となるブロッホ方程式は、純粋な物理的推論によって考案された。 それ以来、その最も一般的な数学的表現である量子マスター方程式のリンドブラッド形式(GKLS)は、オープン量子システムツールボックスにおいて確立された基礎となった。 しかし、その普遍性は、追加の制約なく、結果の力学は必ずしも熱力学的に一貫したものではなく、方程式自体が直観的な解釈を欠いている。 我々は厳密なエネルギー保存の単一の制約の下で、リンドブラッドマスター方程式の数学的に等価な形式を示す。 `elemental Bloch'' 方程式は系の力学をその要素的部分に分離し、熱混合、脱落、エネルギー緩和を明確に区別し、従って方程式の物理的直観を再考する。 我々は、ペアのレベル間のすべての関連する遷移を考慮し、多段階系の方程式を導出する。 最後に、定式化は力学の固定点を計算し、量子系における正準不変性の条件を探索することによって説明される。

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