論文の概要: Quantum-Classical Hierarchical Equations of Motion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.14363v1
- Date: Fri, 12 Jun 2026 11:45:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-15 16:00:42.881439
- Title: Quantum-Classical Hierarchical Equations of Motion
- Title（参考訳）: 運動の量子古典的階層方程式
- Authors: Amartya Bose,
- Abstract要約: 我々は、非マルコフ開量子系をシミュレートするための量子古典的運動階層方程式(QC-HEOM)アプローチを開発する。
QC-HEOMは熱核の松原やパデの膨張を必要とせず、弱い温度依存性しか示さない。
- 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: We develop a quantum-classical hierarchical equations of motion (QC-HEOM) approach for simulating non-Markovian open quantum systems. The method combines the ensemble-averaged classical path reference of the quantum-classical path integral formalism with a hierarchy of auxiliary quantum influence functionals. By incorporating thermal fluctuations through an ensemble average over reference trajectories, the hierarchy is required to represent only the residual quantum memory associated with the imaginary part of the bath response function. Consequently, unlike conventional hierarchical equations of motion, QC-HEOM does not require Matsubara or Padé expansions of the thermal kernel and exhibits only weak temperature dependence of the hierarchy size. Furthermore, because thermal fluctuations are supplied through reference classical trajectories, the framework naturally extends beyond harmonic baths and enables the incorporation of anharmonic and molecular environments through externally generated trajectories. We derive the formalism and demonstrate its exactness for a harmonic bath. Applications to an asymmetric spin-boson model and the seven-site Fenna--Matthews--Olson complex illustrate the accuracy of QC-HEOM. It reproduces benchmark quasi-adiabatic path integral and hierarchical equations of motion results while requiring substantially fewer auxiliary objects, particularly at low temperatures. These results establish QC-HEOM as an efficient framework for treating residual quantum memory in quantum-classical descriptions of open-system dynamics. The separation of thermal fluctuations from residual quantum memory through the use of Wigner trajectories provides an approximate route toward hierarchical treatments of complex anharmonic environments that are inaccessible to conventional HEOM approaches.
- Abstract（参考訳）: 我々は、非マルコフ開量子系をシミュレートするための量子古典的運動階層方程式(QC-HEOM)アプローチを開発する。
この方法は、量子古典経路積分形式主義のアンサンブル平均古典経路参照と補助量子影響関数の階層を結合する。
基準軌道上のアンサンブル平均を通しての熱ゆらぎを組み込むことにより、階層構造はバス応答関数の虚部に関連する残差量子メモリのみを表現する必要がある。
したがって、従来の階層的な運動方程式とは異なり、QC-HEOMは熱核の松原やパデの膨張を必要とせず、階層サイズの弱い温度依存性しか示さない。
さらに, 熱揺らぎは古典的な基準軌跡によって供給されるため, この枠組みは自然にハーモニック浴を超えて広がり, 外部発生軌跡を通した無調波および分子環境の取り込みを可能にする。
私たちはフォーマリズムを導き、ハーモニック風呂の正確さを示します。
非対称スピンボソンモデルと7サイトFenna--Matthews-Olson錯体への応用はQC-HEOMの精度を示している。
準断熱経路積分と階層的な運動結果方程式を再現し、特に低温では補助対象を著しく少なくする。
これらの結果は、オープンシステム力学の量子古典的記述において、残留量子メモリを効率的に扱うためのフレームワークとしてQC-HEOMを確立する。
ウィグナー軌道を用いた残差量子メモリからの熱ゆらぎの分離は、従来のHEOMアプローチに到達できない複雑な非調和環境の階層的処理への近似経路を提供する。
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