論文の概要: Floquet-Liouville Theory for Strongly Driven Open Quantum Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.14966v1
- Date: Sat, 15 Aug 2026 01:39:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.138179
- Title: Floquet-Liouville Theory for Strongly Driven Open Quantum Systems
- Title（参考訳）: 強駆動型オープン量子系のフロケ・リウヴィル理論
- Authors: Kamran Akbari, Stephen Hughes,
- Abstract要約: 周期的に駆動される量子系は、非駆動ハミルトニアンの固有基底で構築されたマスター方程式を用いてモデル化される。
この近似の有効性は、弱い、あるいはほぼ共鳴的な運転よりはよく分かっていない。
非正則フロケ-マルコフ一般化マスター方程式(F-GME)を準エネルギー基底で定式化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4910937238451485
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Periodically driven quantum systems are commonly modeled using master equations constructed in the eigenbasis of an undriven Hamiltonian, implicitly assuming that environmental dissipation couples to static energy transitions even under strong time-periodic driving. The validity of this approximation beyond weak or near-resonant driving remains poorly understood. To address the need for a more self-consistent quantum theory approach, we formulate a nonsecular Floquet--Markov generalized master equation (F-GME) in the quasienergy basis, treating interaction-induced (internal) and drive-induced (external) nonperturbative dressing on an equal footing. We subsequently investigate dissipation in two minimal driven open quantum systems---a harmonically driven two-level system and a harmonically driven coupled-two-level-system---each weakly coupled to a Markovian bath. Comparing the F-GME to a time-independent dressed-basis master equation, we show that even for a flat-bath spectral density and weak dissipation, the two approaches can yield qualitatively different steady-state populations and emission spectra. We resolve dissipation into drive-assisted sideband processes decaying via Floquet extended-space quasienergy channels, and show these channels can hybridize through nonsecular couplings into collective Floquet--Liouville modes governing observable spectral resonances. This analysis demonstrates that time-independent dissipative descriptions can incorrectly weight multiphoton Floquet transitions by collapsing quasienergy-resolved decay pathways into static energy gaps. The F-GME framework provides a systematic diagnostic for identifying regimes where Floquet-consistent dissipation is essential and clarifies the physical origin of discrepancies between commonly used master-equation approaches.
- Abstract（参考訳）: 周期的に駆動される量子系は、非駆動ハミルトニアンの固有基底に構築されたマスター方程式を用いてモデル化され、強い時間周期駆動の下でも環境の散逸が静的なエネルギー遷移に結びつくことを暗黙的に仮定する。
この近似の有効性は、弱い、あるいはほぼ共鳴的な運転よりはよく分かっていない。
より自己整合的な量子論アプローチの必要性に対処するため、準正則で非正則フロケ-マルコフ一般化マスター方程式(F-GME)を定式化し、相互作用誘起(内部)および駆動誘起(外部)非摂動ドレッシングを等しい足で扱う。
その後、マルコフ浴に弱結合した2つの最小駆動オープン量子系(調和駆動2レベル系と調和駆動2レベル系)の散逸について検討した。
F-GMEを時間非依存の着衣ベースマスター方程式と比較すると、平坦なスペクトル密度と弱い散逸であっても、この2つのアプローチは定性的に異なる定常状態の集団と放射スペクトルを得ることができる。
我々は、Floquet拡張空間準エネルギーチャネルを介して減衰するドライブアシストサイドバンドプロセスへの散逸を解消し、これらのチャネルが非分子結合を通してFloquet--Liouvilleモードにハイブリダイズ可能であることを示す。
この分析により、時間に依存しない散逸性記述は、準エネルギー分解された崩壊経路を静的エネルギーギャップに崩壊させることで、誤って多光子フロケ遷移を重くすることができることを示した。
F-GMEフレームワークは、Floquet-Consistent Dissipationが不可欠である体制を識別するための体系的な診断を提供し、よく使われるマスター方程式のアプローチ間の不一致の物理的起源を明らかにする。
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