論文の概要: Direct probing of the simulation complexity of open quantum many-body dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.19959v1
• Date: Wed, 27 Aug 2025 15:14:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-28 19:07:41.677116
• Title: Direct probing of the simulation complexity of open quantum many-body dynamics
• Title（参考訳）: オープン量子多体ダイナミクスのシミュレーション複雑性の直接探索
• Authors: Lucia Vilchez-Estevez, Alexander Yosifov, Jinzhao Sun,
• Abstract要約: 量子および古典的手法の両方を用いて, 開系力学のシミュレーションにおける散逸の役割について検討する。 その結果, 散散布は, 中・長期の時間スケールで異なる方法で相関長と混合時間に影響を及ぼすことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.085941481155295
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simulating open quantum systems is key to understanding non-equilibrium processes, as persistent influence from the environment induces dissipation and can give rise to steady-state phase transitions. A common strategy is to embed the system-environment into a larger unitary framework, but this obscures the intrinsic complexity of the reduced system dynamics. Here, we investigate the computational complexity of simulating open quantum systems, focusing on two physically relevant parameters, correlation length and mixing time, and explore whether it can be comparable (or even lower) to that of simulating their closed counterparts. In particular, we study the role of dissipation in simulating open-system dynamics using both quantum and classical methods, where the classical complexity is characterised by the bond dimension and operator entanglement entropy. Our results show that dissipation affects correlation length and mixing time in distinct ways at intermediate and long timescales. Moreover, we observe numerically that in classical tensor network simulations, classical complexity does not decrease with stronger dissipation, revealing a separation between quantum and classical resource scaling.
• Abstract（参考訳）: 開放量子系のシミュレーションは、環境からの永続的な影響が散逸を引き起こし、定常状態の相転移を引き起こすため、非平衡過程を理解するための鍵となる。 一般的な戦略は、システム環境をより大きなユニタリフレームワークに組み込むことであるが、このことは、システムダイナミクスの本来の複雑さを曖昧にする。 ここでは,開量子系シミュレーションの計算複雑性について検討し,相関長と混合時間という2つの物理パラメータに着目し,閉量子系シミュレーションの計算量に匹敵する(あるいはそれ以下)かを考察する。 特に、古典的複雑性は結合次元と作用素の絡み合いエントロピーによって特徴づけられる量子的手法と古典的手法の両方を用いて、開系力学をシミュレートする際の散逸の役割について研究する。 その結果, 散散布は, 中・長期の時間スケールで異なる方法で相関長と混合時間に影響を及ぼすことがわかった。 さらに、古典テンソルネットワークシミュレーションでは、古典的複雑性はより強い散逸によって減少せず、量子的資源スケーリングと古典的資源スケーリングの分離が明らかになる。

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