論文の概要: Exact Positive-P Simulation of Open Quantum Spin Systems with Generalized Density Matrix Formalism

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.38059v1
• Date: Tue, 27 Oct 2026 23:18:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-03 19:00:47.686236
• Title: Exact Positive-P Simulation of Open Quantum Spin Systems with Generalized Density Matrix Formalism
• Title（参考訳）: 一般化密度行列形式を持つ開量子スピン系の排他的正のPシミュレーション
• Abstract要約: 我々は、スピン=$frac12$自由度を局所一般化密度行列のパラメータにマッピングする位相空間表現を開発する。 すべての安定な状態において、正の-P特性を回復する正確な解からの偏差は観測されない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.99300935573569
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The positive-P representation for bosons allows scalable exact simulations of many-body open quantum systems, provided dissipation is strong enough to stabilise stochastic trajectories. Designing analogous methods for spin systems, relevant to quantum technologies, remains challenging, as previous spin positive-P formulations can exhibit systematic errors even when simulations are numerically stable. Here, we develop a phase-space representation that maps spin-$\frac{1}{2}$ degrees of freedom onto parameters of a local generalized density matrix (GDM), rather than SU(2) coherent states. In all stable regimes, we observe no deviations from exact solutions, restoring the positive-P property: stable solutions are exact up to stochastic sampling noise. The GDM representation combines seamlessly with bosonic positive-P, enabling highly scalable treatment of coupled spin-boson systems. We map simulation stability versus spin and boson dissipation in the Jaynes-Cummings model and apply the method to a Jaynes-Cummings-Hubbard quasi-Lieb lattice, showing how spin dissipation and driving can destroy or restore excitation incompressibility.
• Abstract（参考訳）: ボソンに対する正のP表現は、確率軌道を安定化させるのに十分な散逸性があるならば、多体開量子系のスケーラブルな正確なシミュレーションを可能にする。 量子技術に関連するスピン系の類似手法の設計は、シミュレーションが数値的に安定である場合でも、以前のスピン正のPの定式化は体系的な誤りを示すことができるため、依然として困難である。 ここでは、SU(2)コヒーレント状態ではなく、局所一般化密度行列(GDM)のパラメータにスピン-$\frac{1}{2}$自由度を写像する位相空間表現を開発する。 すべての安定な状態において、正の-P特性を復元することにより、正確な解からの偏差は観測されない:安定な解は確率的なサンプリングノイズに完全に一致する。 GDM表現はボソニック正Pとシームレスに結合し、結合したスピンボソン系の高度にスケーラブルな処理を可能にする。 提案手法をJaynes-Cummings-Hubbard quasi-Lieb格子に適用し,スピンの消散と駆動が励起非圧縮性を破壊あるいは回復することを示す。

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