論文の概要: Non-Markovian Decoherence Times in Finite-Memory Environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.17394v1
- Date: Sat, 24 Jan 2026 09:35:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-27 15:23:07.710498
- Title: Non-Markovian Decoherence Times in Finite-Memory Environments
- Title(参考訳): 有限記憶環境における非マルコフデコヒーレンス時間
- Authors: Ramandeep Dewan,
- Abstract要約: デコヒーレンスはしばしば、コヒーレンスの指数的抑制を予測するマルコフのマスター方程式を用いてモデル化される。
ここでは,環境力相関関数のみによって決定される一般時間非局所デコヒーレンス関数を用いてデコヒーレンスを定式化する。
このデコヒーレンス関数は、考慮された有限メモリクラス内でモデルに依存しない二次的短期的な成長を示す。
- 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: Decoherence is often modeled using Markovian master equations that predict exponential suppression of coherence and are frequently used as effective bounds on quantum behavior in complex environments. Such descriptions, however, correspond to the singular physical limit of vanishing environmental memory. Here we formulate decoherence using a general time-nonlocal decoherence functional determined solely by the environmental force correlation function, with Markovian dynamics recovered explicitly as a limiting case. For arbitrary stationary environments with finite temporal correlations, we show that the decoherence functional exhibits quadratic short-time growth that is model-independent within the finite-memory class considered. Consequently, the decoherence time defined operationally-without assuming exponential decay-scales as the square root of the environmental correlation time, independent of the detailed form of the bath correlation kernel. These results are illustrated analytically for Gaussian-correlated, soft power-law, and Ornstein-Uhlenbeck environments. In the Ornstein-Uhlenbeck case, the non-Markovian dynamics admit an exact analytical closure, yielding a closed evolution equation for the coherence. Exact numerical simulations based on a pseudomode mapping confirm the predicted scaling and show that exponential decoherence emerges only in the memoryless limit. Beyond coherence decay, we distinguish decoherence rates from observable loss of quantum signatures by analyzing purity and von Neumann entropy dynamics. We show that suppression of a specific coherence element need not coincide with irreversible entropy production. Finally, we introduce an inferred-memory perspective in which the environmental correlation time is treated as an operationally extractable parameter from dynamical data.
- Abstract(参考訳): デコヒーレンスはしばしばマルコフのマスター方程式を用いてモデル化され、コヒーレンスの指数的抑制を予測し、複雑な環境における量子行動の効果的な境界としてしばしば用いられる。
しかし、このような記述は、環境記憶の消滅の特異な物理的限界に対応している。
ここでは, 環境力相関関数のみによって決定される一般時間非局所デコヒーレンス関数を用いてデコヒーレンスを定式化し, マルコフ力学を極限として明示的に回収する。
有限時間相関を持つ任意の定常環境に対して、デコヒーレンス関数は、考慮された有限メモリクラス内でモデルに依存しない二次的短期成長を示すことを示す。
その結果, 脱コヒーレンス時間は, 指数減衰スケールを環境相関時間の平方根と仮定せずに, 入浴相関カーネルの詳細な形態とは無関係に, 運用的に定義された。
これらの結果は、ガウス関連、ソフトパワー・ロー、オルンシュタイン・ウレンベック環境について解析的に説明される。
オルンシュタイン・ウレンベックの場合、非マルコフ力学は正確な解析的閉包を認め、コヒーレンスに対する閉進化方程式をもたらす。
擬モードマッピングに基づく厳密な数値シミュレーションにより、予測スケーリングを確認し、指数的デコヒーレンスがメモリレス限界にのみ現れることを示す。
コヒーレンス崩壊の他に、純度とフォン・ノイマンエントロピーダイナミクスを解析することにより、量子署名の観測可能な損失とデコヒーレンス速度を区別する。
特定のコヒーレンス要素の抑制は、不可逆エントロピー生成と一致しないことを示す。
最後に,環境相関時間を動的データから操作的に抽出可能なパラメータとして扱う,推論メモリの視点を紹介する。
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