論文の概要: Numerical implementation of the partial secular approximation and unified master equation in structured open quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.17970v1
• Date: Mon, 25 Aug 2025 12:33:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-26 18:43:45.775585
• Title: Numerical implementation of the partial secular approximation and unified master equation in structured open quantum systems
• Title（参考訳）: 構造化オープン量子系における部分的世俗近似と統一マスター方程式の数値的実装
• Authors: Antti Vaaranta, Marco Cattaneo,
• Abstract要約: 構造化されたオープン量子系に対するレッドフィールド方程式において、部分的世俗近似を行うための符号を導入する。 この符号は、ボゾン浴に結合した任意の多粒子系のハミルトニアンに適用される。 2つの超伝導量子ビットからなる構造化されたオープン量子系における定常熱流の研究により、コードを記述する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The Markovian dynamics of open quantum systems is typically described through Lindblad equations, which are derived from the Redfield equation via the full secular approximation. The latter neglects the rotating terms in the master equation corresponding to pairs of jump operators with different Bohr frequencies. However, for many physical systems this approximation breaks down, and thus a more accurate treatment of the slowly rotating terms is required. Indeed, more precise physical results can be obtained by performing the partial secular approximation, which takes into account the relevant time scale associated with each pair of jump operators and compares it with the time scale arising from the system-environment coupling. In this work, we introduce a general code for performing the partial secular approximation in the Redfield equation for structured open quantum systems. The code can be applied to a generic Hamiltonian of any multipartite system coupled to bosonic baths. Moreover, it can also reproduce the unified master equation, which captures the same physical behavior as the Redfield equation under the partial secular approximation, but is mathematically guaranteed to generate a completely positive dynamical map. Finally, the code can compute both the local and global version of the master equation for the same physical problem. We illustrate the code by studying the steady-state heat flow in a structured open quantum system composed of two superconducting qubits, each coupled to a bosonic mode, which in turn interacts with a thermal bath. The results in this work can be employed for the numerical study of a wide range of complex open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 開量子系のマルコフ力学は典型的にはリンドブラッド方程式(英語版)(Lindblad equations)によって記述される。 後者は、ボーア周波数の異なるジャンプ作用素のペアに対応するマスター方程式の回転項を無視している。 しかし、多くの物理系ではこの近似は崩壊し、ゆっくり回転する項をより正確に扱う必要がある。 実際、より正確な物理結果は、一対のジャンプ演算子に関連する時間スケールを考慮に入れた部分的世俗近似を実行し、システム環境結合から生じる時間スケールと比較することによって得られる。 本研究では、構造化されたオープン量子系に対するレッドフィールド方程式において、部分的世俗近似を行うための一般符号を導入する。 この符号は、ボゾン浴に結合した任意の多粒子系のハミルトニアンに適用される。 さらに、部分的世俗近似の下でレッドフィールド方程式と同じ物理挙動を捉える統一マスター方程式を再現することもできるが、数学的には完全に正の動的写像を生成することが保証されている。 最後に、同じ物理問題に対するマスター方程式の局所バージョンと大域バージョンの両方を計算することができる。 2つの超伝導量子ビットからなる構造化されたオープン量子系における定常的な熱流をボソニックモードに結合し、熱浴と相互作用する。 この研究の結果は、幅広い複雑な開量子系の数値的研究に利用できる。

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