論文の概要: Decoherence in Waveguide Quantum Electrodynamics using Matrix Product States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.18036v1
- Date: Mon, 20 Apr 2026 10:01:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-28 13:08:33.18422
- Title: Decoherence in Waveguide Quantum Electrodynamics using Matrix Product States
- Title（参考訳）: マトリックス生成物状態を用いた導波管量子力学のデコヒーレンス
- Authors: Matias Bundgaard-Nielsen, Matthew Kozma, Sofia Arranz Regidor, Stephen Hughes,
- Abstract要約: 本稿では、密度行列を用いた導波路量子電磁力学(導波路QED)を含む計算におけるデコヒーレンス過程を含む方法を提案する。
また、エミッタの純粋な脱落に加えて、オフチップの放射分解をどう含めるかを示し、純粋な脱落と定性的に異なるかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.39998518782208786
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a matrix product state (MPS) method for including decoherence processes in calculations involving waveguide quantum electrodynamics (waveguide QED) using density matrices. The approach is based on collision quantum optics, where the many-body state of the waveguide is represented as discrete time bins, which are efficiently represented using an MPS chain. Our method is a generalization of previous MPS methods, and we demonstrate how one can efficiently expand to density matrices, allowing for the inclusion of various loss processes in the form of Lindblad terms in the Liouvillian superoperator responsible for the relevant dissipation dynamics. As an application of the theory, we study various waveguide QED systems and the influence of emitter pure dephasing (which is one of the most important processes in real systems) on the light-matter interactions, including a two-level system (TLS) in a semi-infinite waveguide with time-delayed feedback, two spatially separated TLSs with finite delays, and finally the scattering of few-photon Fock pulses on a TLS. In addition to emitter pure dephasing, we also show how to include off-chip radiative decay, and show how it differs qualitatively from pure dephasing.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,密度行列を用いた導波路量子電気力学(導波路QED)を含む計算におけるデコヒーレンス過程を含む行列積状態(MPS)法を提案する。
このアプローチは衝突量子光学に基づいており、導波路の多体状態は離散時間ビンとして表され、MPS鎖を用いて効率的に表される。
提案手法は, 従来のMPS法を一般化した手法であり, 密度行列への効率よく拡張し, 関連する散逸ダイナミクスに責任を負うLiouvillian Superoperatorにおけるリンドブラッド項の形式に, 種々の損失過程を組み込むことを実証する。
この理論の適用例として、時間遅延を持つ半無限導波管内の2レベル系(TLS)、空間分離された2つのTLS、そして最終的にTLS上の数光フォックパルスの散乱など、様々な導波管QEDシステムと、光物質相互作用に対するエミッタ純粋復調(実システムにおいて最も重要なプロセスの1つである)の影響について検討する。
また、エミッタの純粋な脱落に加えて、オフチップの放射分解をどう含めるかを示し、純粋な脱落と定性的に異なるかを示す。
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