論文の概要: Capturing Open Quantum System Dynamics with Compact Dressed Hamiltonians

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.28358v1
• Date: Tue, 20 Oct 2026 15:21:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-21 21:58:47.884038
• Title: Capturing Open Quantum System Dynamics with Compact Dressed Hamiltonians
• Title（参考訳）: コンパクトドレッシングハミルトニアンを用いたオープン量子システムダイナミクスのキャプチャ
• Abstract要約: 我々は、構造化ボソニック環境に強く結合したオープン量子系の力学をシミュレートするために、コンパクトな装身用ハミルトニアン(CDH)フレームワークを前進させる。 この切り離しの結果、動的特徴は元の表現よりもかなり少ない状態でキャプチャされる。 本研究は,CDH表現に緩やかな動的モードが急速に収束し,時間依存オブザーバブルを適合させることなく緩和時間スケールを同定できることを実証する。
• 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 advance the compact dressed Hamiltonian (CDH) framework to simulate the dynamics of open quantum systems strongly coupled to structured bosonic environments. The CDH approach combines reaction-coordinate mapping with a polaron transformation, incorporating strong system-environment hybridization into a dressed representation before truncating the collective bosonic mode. As a result of this truncation, dynamical features are captured with substantially fewer states than in the original representation. The residual environment is treated using a weak-coupling Markovian quantum master equation. We benchmark the method for spin-boson-type models including a single spin, coupled spins, and spin ensembles, considering both resonant and off-resonant regimes and weak to strong system-bath coupling. Comparisons with hierarchical equations of motion and converged reaction-coordinate calculations demonstrate that the CDH representation systematically approaches the reference dynamics with a compact Hilbert space, accurately reproducing oscillation frequencies, relaxation behavior, and long-time populations over a broad parameter regime. The method further captures cooperative phenomena, including bath-mediated interactions, synchronization between spins, and signatures for collective emission. Beyond efficient time propagation, the CDH framework provides direct access to the spectrum and eigenmodes of the Liouvillian. We demonstrate that slow dynamical modes converge rapidly in the CDH representation, enabling identification of relaxation timescales without fitting time-dependent observables. As a whole, the CDH framework provides an efficient and physical description of strongly coupled open quantum-system dynamics.
• Abstract（参考訳）: 我々は、構造化ボソニック環境に強く結合したオープン量子系の力学をシミュレートするために、コンパクトな装身用ハミルトニアン(CDH)フレームワークを前進させる。 CDHのアプローチは、反応座標写像とポラロン変換を結合し、強いシステム環境のハイブリッド化を、集合ボソニックモードの切り離す前に着飾った表現に組み込む。 この切り離しの結果、動的特徴は元の表現よりもかなり少ない状態でキャプチャされる。 残留環境は弱結合マルコフ量子マスター方程式を用いて処理される。 単一スピン, 結合スピン, スピンアンサンブルを含むスピン-ボソン型モデルについて, 共振系と非共振系の両方を考慮し, 弱い系-バス結合を考慮した評価を行った。 階層的な運動方程式と収束した反応座標計算との比較により、CDH表現はヒルベルト空間で基準力学に体系的に接近し、振動周波数、緩和挙動、長期集団を広いパラメータ系上で正確に再現することを示した。 この方法はさらに、浴槽を介した相互作用、スピン間の同期、および集合放出のためのシグネチャを含む協調現象をキャプチャする。 効率的な時間伝播の他に、CDHフレームワークは、リウヴィリアのスペクトルと固有モードへの直接アクセスを提供する。 本研究は,CDH表現に緩やかな動的モードが急速に収束し,時間依存オブザーバブルを適合させることなく緩和時間スケールを同定できることを実証する。 全体として、CDHフレームワークは、強く結合されたオープン量子系力学の効率的かつ物理的記述を提供する。

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