論文の概要: Scalable simulation of non-Markovian quantum transport by stochastic-phase bath reduction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.28318v1
• Date: Wed, 23 Sep 2026 15:58:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-25 00:05:18.103202
• Title: Scalable simulation of non-Markovian quantum transport by stochastic-phase bath reduction
• Title（参考訳）: 確率相還元による非マルコフ量子輸送のスケーラブルシミュレーション
• Abstract要約: 単一準粒子ホルシュタインモデルにおける独立局所ガウス浴を置き換えるアルゴリズム位相(SPA)を導入する。 位相平均化がターゲットの2点風呂相関行列をR$毎に再現することを証明した。 システムサイズと接続性に依存しないプレファクタで固定時間$O(R-1)$トレースノルム誤差を得る。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.056881452524976
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Accurate simulations of non-Markovian quantum transport remain limited to small systems, and a key bottleneck is that each system site requires an independent set of quantum bath orbitals. We introduce the Stochastic Phase Algorithm (SPA), which replaces the independent local Gaussian baths in single-quasiparticle Holstein models by $R$ shared quantum baths with stochastic site-dependent phases. We prove that phase averaging reproduces the target two-point bath correlation matrix for every $R$, while increasing $R$ systematically suppresses errors from higher-order cross-site correlations. We obtain a fixed-time $O(R^{-1})$ trace-norm error bound with a prefactor independent of system size and connectivity. This spatial compression applies directly to unitary baths and can be combined with coupled-Lindblad spectral compression [Phys. Rev. Lett. 136, 090403 (2026)], which represents each shared environment by a very small number of coupled, damped quantum modes fitted to its thermal bath correlation over the simulation window. Numerically, SPA converges against direct unitary benchmarks on a $3\times3$ lattice, enables full-state-vector quantum-bath dynamics on a $100\times100$ lattice, and, with $R=1$, closely reproduces near exact benchmarks for exciton populations in bacteriochlorophyll aggregates and carrier mobility in rubrene.
• Abstract（参考訳）: 非マルコフ量子輸送の正確なシミュレーションは依然として小さな系に限られており、重要なボトルネックは各系が独立した量子バス軌道を必要とすることである。 本研究では, 単一準粒子ホルシュタインモデルにおける独立局所ガウス浴を, 確率場依存位相を持つ共有量子浴に置き換える確率相アルゴリズム(SPA)を導入する。 位相平均化はR$毎の2点風呂相関行列を再現し,R$の増加は高次クロスサイト相関の誤差を体系的に抑制することを示した。 システムサイズと接続性に依存しないプレファクタで固定時間$O(R^{-1})$トレースノルム誤差を得る。 この空間圧縮は、単体浴に直接適用され、各共有環境を、シミュレーションウィンドウ上の熱浴相関に適合する非常に少数の結合型減衰量子モードで表す結合型Lindbladスペクトル圧縮(Phys. Rev. Lett. 136, 090403 (2026)))と組み合わせることができる。 数値的には、SPAは$3\times3$格子上の直接ユニタリベンチマークに収束し、100\times100$格子上のフルステートベクトル量子バスダイナミクスを可能にし、$R=1$はルブレンのバクテリオクロロフィル凝集体およびキャリアモビリティーにおけるエクシトン集団の正確なベンチマークに近い密に再現する。

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