論文の概要: Asymptotic TCL4 Generator for the Spin-Boson Model: Analytical Derivation and Benchmarking
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.17009v1
- Date: Fri, 20 Jun 2025 14:06:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-23 19:00:05.475332
- Title: Asymptotic TCL4 Generator for the Spin-Boson Model: Analytical Derivation and Benchmarking
- Title（参考訳）: スピン-ボソンモデルのための漸近TCL4ジェネレータ:解析的導出とベンチマーク
- Authors: Prem Kumar, K. P. Athulya, Sibasish Ghosh,
- Abstract要約: この研究は、一般的なスピンボソンモデルに対する完全な4階時間畳み込み(TCL)ジェネレータの導出を示す。
半導体二重量子ドット系の場合, 物理的に重要な力学の補正を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1406146587437904
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: The spin-boson model is a widely used model for understanding the properties of a two-level open quantum system. Accurately describing its dynamics often requires going beyond the weak system-environment coupling approximation. However, calculating the higher-order generators of such a dynamics, with a system-environment coupling that is not too weak, has been known to be challenging, both numerically and analytically. This work presents the analytical derivation of the complete fourth-order time-convolutionless (TCL) generator for a generic spin-boson model, accurate up to 4th order in the system-environment coupling parameter, under the assumption that the environmental spectral density is an odd function of frequency. In the case of a semiconductor double-quantum-dot system, our results reveal corrections to the dynamics that may become physically significant in some parameter regimes. Furthermore, we report that the widely used second-order TCL master equation tends to overestimate the non-Markovianity of a dynamics over a large parameter regime. Within the regime of its applicability, our results provide a computational advantage over numerically exact techniques. The accuracy of the fourth-order TCL generator is rigorously benchmarked against specialized analytical calculations done for the Ohmic spectral density with Drude cutoff and against the numerically exact Hierarchical Equations of Motion technique.
- Abstract（参考訳）: スピンボソンモデル(英: spin-boson model)は、2レベル開量子系の性質を理解するために広く用いられるモデルである。
その力学を正確に記述するには、しばしば弱い系と環境の結合近似を超える必要がある。
しかし、そのような力学の高次生成物を計算するには、あまり弱くないシステム環境結合は、数値的にも解析的にも困難であることが知られている。
本研究は, 環境スペクトル密度が周波数の奇関数であるという仮定の下で, システム環境結合パラメータにおいて, 最大4次まで精度の高い, 一般的なスピンボソンモデルに対する全4次時間畳み込み(TCL)ジェネレータの解析的導出を示す。
半導体二重量子ドット系の場合、パラメータ状態によって物理的に重要になる可能性のあるダイナミクスの補正を明らかにする。
さらに、広く使われている2階のTCLマスター方程式は、大きなパラメータ構造上の力学の非マルコビアン性を過大評価する傾向があることを報告した。
適用範囲内では,数値的精度よりも計算上の優位性が得られる。
4階TCL発生器の精度は、ドリュードカットオフによるオーミックスペクトル密度の特殊解析計算と、数値的に正確な階層的運動方程式に対して厳密にベンチマークされる。
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