論文の概要: Quantum Markovian master equation in the high-temperature limit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.18385v1
• Date: Mon, 25 Aug 2025 18:17:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-27 17:42:38.5476
• Title: Quantum Markovian master equation in the high-temperature limit
• Title（参考訳）: 高温極限における量子マルコフマスター方程式
• Authors: Ricardo C. Zamar, J. Agustín Taboada,
• Abstract要約: 高温量子マルコフマスター方程式(HTME)の臨界導出について述べる。 本稿では,その基礎的仮定,量子力学的含意,有効範囲について検討する。 我々の結果はNMRスピン格子緩和理論の伝統的な境界に挑戦する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a critical derivation of the high-temperature quantum Markovian master equation (HTME), examining its foundational assumptions, their quantum-mechanical implications, and its range of validity. Starting from the Born-Markov master equation, and combining the spin Hamiltonian eigenoperator formalism with a linear expansion in statistical coefficients, as the only assumption, we obtain a quantum dissipator that generalizes the Abragam-Redfield-Hubbard inhomogeneous master equation (ARH-IME). Our derivation naturally incorporates an additional term for non-thermal, high-order initial states, while reducing to ARH-IME for spin states evolving near thermal equilibrium (weak-order). Through an alternative operator-based derivation of the HTME, we confirm these results and reveal a symmetrization condition for the spectral densities in the linear thermal regime. We rigorously analyze the internal consistency of both approaches and compare them with prior literature. To illustrate these findings, we study: (i) A canonical spin-1/2 system interacting with a bosonic bath, demonstrating first-principles symmetrization of spectral densities at high temperatures. (ii) Singlet-triplet conversion in a correlated two-spin system, where the ARH-IME fails, exposing the limitations of the weak-order hypothesis in strongly correlated regimes. Our results challenge the traditional boundaries of NMR spin-lattice relaxation theory and provide a refined framework for modeling open quantum systems beyond weak order.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,高温量子マルコフマスター方程式(HTME)の批判的導出を行い,その基礎的仮定,量子力学的含意,有効範囲について考察する。 ボルン・マルコフのマスター方程式から始まり、スピン・ハミルトン固有代数学と統計係数の線形展開を組み合わせた唯一の仮定として、Abragam-Redfield-Hubbard不均一マスター方程式(ARH-IME)を一般化する量子散逸器を得る。 我々の導出は自然に非熱的、高次初期状態に対する追加用語を取り入れ、熱平衡付近で進化するスピン状態に対するARH-IMEに還元する(弱次)。 代替作用素に基づくHTMEの導出により、これらの結果を確認し、線形熱状態におけるスペクトル密度の対称性を明らかにする。 両手法の内部一貫性を厳密に分析し,先行文献と比較する。 これらの知見を説明するために、我々は以下のことを研究した。 (i) ホウ素浴と相互作用する正準スピン-1/2系で, 高温におけるスペクトル密度の第一原理対称性を実証した。 (II)ARH-IMEが失敗する相関2スピン系におけるシングルトリップ・トリップレット変換は、強相関状態における弱次仮説の限界を露呈する。 我々の結果はNMRスピン格子緩和理論の伝統的な境界に挑戦し、弱い秩序を超えたオープン量子系をモデル化するための洗練された枠組みを提供する。

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