論文の概要: Frozen Gaussian sampling algorithms for simulating Markovian open quantum systems in the semiclassical regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14015v1
- Date: Tue, 16 Dec 2025 02:21:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-17 16:49:26.549587
- Title: Frozen Gaussian sampling algorithms for simulating Markovian open quantum systems in the semiclassical regime
- Title（参考訳）: 半古典的状態におけるマルコフ開量子系シミュレーションのための凍結ガウスサンプリングアルゴリズム
- Authors: Limin Xu, Zhen Huang, Zhennan Zhou,
- Abstract要約: 本稿では,Wigner-Fokker-Planck位相空間の定式化に基づくFGSアルゴリズムを提案する。
そのサンプリング誤差は半古典的パラメータ $varepsilon$ とは独立であり、したがって半古典的極限においてグリッド法が直面している禁断的な計算スケーリングを破る。
我々は、厳密な分析結果が現在欠けている体制である強非調和ポテンシャルにおける定常状態の存在に関する説得力のある数値的な証拠を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.655774822811101
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Simulating Markovian open quantum systems in the semiclassical regime poses a grand challenge for computational physics, as the highly oscillatory nature of the dynamics imposes prohibitive resolution requirements on traditional grid-based methods. To overcome this barrier, this paper introduces an efficient Frozen Gaussian Sampling (FGS) algorithm based on the Wigner-Fokker-Planck phase-space formulation. The proposed algorithm exhibits two transformative advantages. First, for the computation of physical observables, its sampling error is independent of the semiclassical parameter $\varepsilon$, thus fundamentally breaking the prohibitive computational scaling faced by grid methods in the semiclassical limit. Second, its mesh-free nature entirely eliminates the boundary-induced instabilities that constrain long-time grid-based simulations. Leveraging these capabilities, the FGS algorithm serves as a powerful investigatory tool for exploring the long-time behavior of open quantum systems. Specifically, we provide compelling numerical evidence for the existence of steady states in strongly non-harmonic potentials-a regime where rigorous analytical results are currently lacking.
- Abstract（参考訳）: 半古典的状態におけるマルコフ開量子系のシミュレーションは、力学の非常に振動的な性質が従来のグリッドベースの方法に禁止的な解決要求を課すため、計算物理学において大きな課題となる。
この障壁を克服するために、Wigner-Fokker-Planck位相空間の定式化に基づく効率的な凍結ガウスサンプリング(FGS)アルゴリズムを提案する。
提案アルゴリズムは2つの変換的利点を示す。
第一に、物理可観測物の計算において、サンプリング誤差は半古典的パラメータ$\varepsilon$とは独立であり、したがって半古典的極限においてグリッド法が直面する禁止的な計算スケーリングを根本的に破る。
第二に、メッシュのない性質は、長期グリッドベースのシミュレーションを制約する境界による不安定性を完全に排除する。
これらの能力を活用して、FGSアルゴリズムはオープン量子システムの長時間の振る舞いを探索するための強力な調査ツールとして機能する。
具体的には、厳密な分析結果が現在欠けている体制である強非調和ポテンシャルにおける定常状態の存在に関する説得力のある数値的な証拠を提供する。
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