1SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St Andrews, St Andrews KY16 9SS, Združeno kraljestvo
2Šola matematike in fizike, Univerza v Queenslandu, St Lucia, Queensland 4072, Avstralija
3Oddelek za fiziko in SUPA, Univerza Strathclyde, Glasgow G4 0NG, Združeno kraljestvo
Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.
Minimalizem
Izsleditev okoljskih stopenj svobode je nujen postopek pri simulaciji odprtih kvantnih sistemov. Čeprav je bistven korak pri izpeljavi izvedljive glavne enačbe, predstavlja izgubo informacij. V situacijah, kjer obstaja močna medsebojna igra med sistemom in okoljskimi stopnjami svobode, je zaradi te izgube razumevanje dinamike zahtevno. Ta dinamika, če jo gledamo ločeno, nima časovno-lokalnega opisa: ni markovska in spominski učinki povzročajo zapletene lastnosti, ki jih je težko razlagati. Da bi rešili to težavo, tukaj pokažemo, kako uporabiti sistemske korelacije, izračunane s katero koli metodo, da sklepamo o kateri koli korelacijski funkciji Gaussovega okolja, če je povezava med sistemom in okoljem linearna. To ne omogoča samo rekonstrukcije celotne dinamike sistema in okolja, temveč odpira tudi poti za preučevanje učinka sistema na njegovo okolje. Da bi dobili natančno dinamiko kopeli, izkoriščamo numerično natančen pristop k simulaciji sistemske dinamike, ki temelji na konstrukciji in krčenju tenzorske mreže, ki predstavlja procesni tenzor tega odprtega kvantnega sistema. Z uporabo tega lahko natančno najdemo katero koli sistemsko korelacijsko funkcijo. Da bi prikazali uporabnost naše metode, pokažemo, kako se toplota premika med različnimi načini bozonske kopeli, ko je povezana z dvonivojskim sistemom, ki je podvržen neresonančnemu pogonu.
► BibTeX podatki
► Reference
[1] HP Breuerand F. Petruccione “Teorija odprtih kvantnih sistemov” Oxford University Press (2002).
[2] AW Chin, J. Prior, R. Rosenbach, F. Caycedo-Soler, SF Huelga in MB Plenio, "Vloga neravnovesnih vibracijskih struktur v elektronski koherenci in rekoherenci v kompleksih pigment-protein" Nat. Phy. 9, 113–118 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2515
[3] M. Thorwart, J. Eckel, JH Reina, P. Nalbach in S. Weiss, »Izboljšana kvantna zapletenost v nemarkovski dinamiki biomolekularnih ekscitonov« Chem. Phys. Lett. 478, 234–237 (2009).
https:///doi.org/10.1016/j.cplett.2009.07.053
[4] M. Mohseni, A. Shabani, S. Lloyd in H. Rabitz, »Konvergenca energijskih lestvic za optimalen in robusten kvantni transport v fotosintetskih kompleksih« J. Chem. Phys. 140, 035102 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4856795
[5] Marco del Rey, Alex W. Chin, Susana F. Huelga in Martin B. Plenio, »Izkoriščanje strukturiranih okolij za učinkovit prenos energije: Phonon Antenna Mechanism« J. Phys. Chem. Lett. 4, 903–907 (2013).
https:///doi.org/10.1021/jz400058a
[6] Christine Maier, Tiff Brydges, Petar Jurcevic, Nils Trautmann, Cornelius Hempel, Ben P. Lanyon, Philipp Hauke, Rainer Blatt in Christian F. Roos, »Okoljsko podprt kvantni transport v 10-kubitnem omrežju« Phys. Rev. Lett. 122, 050501 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.050501
[7] Dvira Segaland Bijay Kumar Agarwalla “Vibracijski prenos toplote v molekularnih stikih” Ann. Rev. Phys. Chem. 67, 185–209 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1146 / annurev-physchem-040215-112103
[8] S. Gröblacher, A. Trubarov, N. Prigge, GD Cole, M. Aspelmeyer in J. Eisert, »Opazovanje nemarkovskega mikromehanskega Brownovega gibanja« Nat. Komun. 6, 7606 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8606
[9] Anton Potočnik, Arno Bargerbos, Florian AYN Schröder, Saeed A. Khan, Michele C. Collodo, Simone Gasparinetti, Yves Salathé, Celestino Creatore, Christopher Eichler, Hakan E. Türeci, Alex W. Chin in Andreas Wallraff, »Studying light- žetveni modeli s superprevodnimi vezji” Nat. Komun. 9, 904 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-018-03312-x
[10] Heng-Na Xiong, Yi Li, Yixiao Huang in Zichun Le, »Fotonski kristal s strukturo niza neskončne votline«, kvant. Inf. & Comp. 18, 267–284 (2018).
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC18.3-4-6
[11] Inés de Vega in Daniel Alonso "Dinamika nemarkovskih odprtih kvantnih sistemov" Rev. Mod. Phys. 89, 015001 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.89.015001
[12] HP Breuer, EM Laine, J. Piilo in B. Vacchini, “Kolokvij: Nemarkovska dinamika v odprtih kvantnih sistemih” Rev. Mod. Phys. 88, 021002 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.88.021002
[13] Mark T Mitchison "Kvantni toplotno absorpcijski stroji: hladilniki, motorji in ure" Contemp. Phys. 60, 164–187 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1631555
[14] F. Binder, LA Correa, C. Gogolin, J. Anders in G. Adesso, »Termodinamika v kvantnem režimu« Springer, Cham (2018).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-99046-0
[15] M. Brenes, JJ Mendoza-Arenas, A. Purkayastha, MT Mitchison, SR Clark in J. Goold, »Metoda tenzorskega omrežja za simulacijo močno medsebojno delujočih kvantnih toplotnih strojev« Phys. Rev. X 10, 031040 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.031040
[16] Philipp Strasberg, Gernot Schaller, Neill Lambert in Tobias Brandes, »Neravnotežna termodinamika v močnem sklopnem in nemarkovskem režimu, ki temelji na preslikavi koordinat reakcije« New J. Phys. 18, 073007 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/7/073007
[17] Gerald D Mahan »Fizika mnogih delcev« Springer Science & Business Media (2013).
[18] Robert Silbeyand Robert A. Harris "Variacijski izračun dinamike dvonivojskega sistema, ki deluje s kopeljo" J. Chem. Phys. 80, 2615–2617 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.447055
[19] RA Harrisand R. Silbey »Variacijski izračun tunelskega sistema, ki deluje s toplotno kopeljo. II. Dinamika asimetričnega tunelskega sistema” J. Chem. Phys. 83, 1069–1074 (1985).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.449469
[20] Jozef T Devreese in Alexandre S Alexandrov “Fröhlich polaron in bipolaron: najnovejši razvoj” Rep. Prog. Phys. 72, 066501 (2009).
https://doi.org/10.1088/0034-4885/72/6/066501
[21] Alexey Kavokinand Guillaume Malpuech “Cavity polaritons” Elsevier (2003).
[22] Peter Kirtonand Jonathan Keeling “Supersevalna in laserska stanja v gnano disipativnih Dickejevih modelih” New J. Phys. 20, 015009 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aaa11d
[23] Alicia J Kollár, Alexander T Papageorge, Varun D Vaidya, Yudan Guo, Jonathan Keeling in Benjamin L Lev, »Supermode-density-wave-polariton condensation with a Bose–Einstein condensate in a multimode cavity« Nat. Komun. 8, 14386 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms14386
[24] Martin Gärttner, Justin G Bohnet, Arghavan Safavi-Naini, Michael L Wall, John J Bollinger in Ana Maria Rey, »Merjenje korelacije izven časovnega reda in več kvantnih spektrov v kvantnem magnetu z ujetimi ioni« Nat. Phy. 13, 781–786 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys4119
[25] Jun Li, Ruihua Fan, Hengyan Wang, Bingtian Ye, Bei Zeng, Hui Zhai, Xinhua Peng in Jiangfeng Du, "Merjenje korelatorjev izvenčasovnega reda na kvantnem simulatorju jedrske magnetne resonance" Phys. Rev. X 7, 031011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031011
[26] Mohamad Niknam, Lea F. Santos in David G. Cory, »Občutljivost kvantnih informacij na okoljske motnje, merjene z nelokalno korelacijsko funkcijo izven časovnega reda« Phys. Rev. Res. 2, 013200 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.013200
[27] Jake Iles-Smith, Neill Lambert in Ahsan Nazir, »Okoljska dinamika, korelacije in nastanek nekanoničnih ravnotežnih stanj v odprtih kvantnih sistemih« Phys. Rev. A 90, 032114 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.90.032114
[28] Jake Iles-Smith, Arend G. Dijkstra, Neill Lambert in Ahsan Nazir, »Prenos energije v strukturiranih in nestrukturiranih okoljih: Glavne enačbe, ki presegajo Born-Markovove približke« J. Chem. Phys. 144, 044110 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4940218
[29] Neill Lambert, Shahnawaz Ahmed, Mauro Cirio in Franco Nori, »Modeliranje modela ultra močno sklopljenega spin-bozona z nefizikalnimi načini« Nat. Komun. 10, 3721 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41467-019-11656-1
[30] Lili Zhu, Hao Liu, Weiwei Xie in Qiang Shi, »Eksplicitna korelacija sistem-bath, izračunana z metodo hierarhičnih enačb gibanja« J. Chem. Phys. 137, 194106 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4766358
[31] Linze Songand Qiang Shi »Metoda hierarhičnih enačb gibanja, uporabljena za neravnotežni prenos toplote v modelnih molekularnih spojih: prehodni toplotni tok in trenutki visokega reda trenutnega operaterja« Phys. Rev. B 95, 064308 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.95.064308
[32] C Schinabeck, R Härtle in M Thoss, »Pristop hierarhične kvantne glavne enačbe za elektronsko-vibracijsko sklopitev pri neravnovesnem transportu skozi nanosisteme: Formulacija rezervoarja in uporaba pri vibracijskih nestabilnostih« Phys. Rev. B 97, 235429 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.97.235429
[33] Maria Popovic, Mark T. Mitchison, Aidan Strathearn, Brendon W. Lovett, John Goold in Paul R. Eastham, »Kvantna toplotna statistika s časovno razvijajočimi se matričnimi produktnimi operaterji« PRX Quantum 2, 020338 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020338
[34] Massimiliano Esposito, Upendra Harbola in Shaul Mukamel, »Neravnotežna nihanja, fluktuacijski izreki in statistika štetja v kvantnih sistemih« Rev. Mod. Phys. 81, 1665 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.1665
[35] Michael Kilgour, Bijay Kumar Agarwalla in Dvira Segal, »Integralna metodologija poti in simulacije kvantnega toplotnega transporta: Pristop statistike polnega štetja« J. Chem. Phys. 150, 084111 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5084949
[36] Javier Prior, Alex W. Chin, Susana F. Huelga in Martin B. Plenio, »Učinkovita simulacija močnih interakcij med sistemom in okoljem« Phys. Rev. Lett. 105, 050404 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.050404
[37] Dario Tamascelli »Dinamika vzbujanja v verižno preslikanih okoljih« Entropija 22, 1320 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e22111320
[38] Florian AYN Schröderand Alex W Chin “Simulacija odprte kvantne dinamike s časovno odvisnimi produktnimi stanji variacijske matrike: Proti mikroskopski korelaciji dinamike okolja in zmanjšane evolucije sistema” Phys. Rev. B 93, 075105 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.93.075105
[39] C Gonzalez-Ballestero, Florian AYN Schröder in Alex W Chin, »Odkrivanje neperturbativne dinamike pristranskega sub-omskega modela spin-bozona z variacijskimi produktnimi stanji matrike« Phys. Rev. B 96, 115427 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.96.115427
[40] A. Strathearn, P. Kirton, D. Kilda, J. Keeling in BW Lovett, »Učinkovita nemarkovska kvantna dinamika z uporabo operaterjev časovno razvijajočih se matričnih produktov« Nat. Komun. 9, 3322 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05617-3
[41] Yiu-Fung Chiu, Aidan Strathearn in Jonathan Keeling, »Numerična ocena in robustnost Gibbsovega stanja kvantne srednje sile« (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.012204
[42] Mathias R. Jørgensenand Felix A. Pollock »Izkoriščanje strukture kavzalne tenzorske mreže kvantnih procesov za učinkovito simulacijo nemarkovskih integralov poti« Phys. Rev. Lett. 123, 240602 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.240602
[43] Gerald E. Fux, Eoin P. Butler, Paul R. Eastham, Brendon W. Lovett in Jonathan Keeling, »Učinkovito raziskovanje Hamiltonovega prostora parametrov za optimalen nadzor nemarkovskih odprtih kvantnih sistemov« Phys. Rev. Lett. 126, 200401 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.200401
[44] Dominic Gribben, Aidan Strathearn, Jake Iles-Smith, Dainius Kilda, Ahsan Nazir, Brendon W Lovett in Peter Kirton, »Natančna kvantna dinamika v strukturiranih okoljih« Phys. Rev. Res. 2, 013265 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.013265
[45] Felix A. Pollock, César Rodríguez-Rosario, Thomas Frauenheim, Mauro Paternostro in Kavan Modi, »Nemarkovski kvantni procesi: popoln okvir in učinkovita karakterizacija« Phys. Rev. A 97, 012127 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.012127
[46] AJ Leggett, S. Chakravarty, AT Dorsey, Matthew PA Fisher, Anupam Garg in W. Zwerger, »Dinamika disipativnega sistema dveh stanj« Rev. Mod. Phys. 59, 1–85 (1987).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.59.1
[47] Shaul Mukamel “Principi nelinearne optične spektroskopije” Oxford University Press, New York (1995).
[48] RP Feynmanand FL Vernon “Teorija splošnega kvantnega sistema v interakciji z linearnim disipativnim sistemom” Ann. Phys. 24, 118–173 (1963).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(63)90068-X
https: / / www.sciencedirect.com/ science / article / pii / 000349166390068X
[49] Mihail Silaev, Tero T. Heikkilä in Pauli Virtanen, »Pristop Lindbladove enačbe za celotno statistiko štetja dela in toplote v gnanih kvantnih sistemih« Phys. Rev. E 90, 022103 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.90.022103
[50] Sodelovanje TEMPO »OQuPy: paket Python 3 za učinkovito računanje nemarkovskih odprtih kvantnih sistemov« (2022).
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.4428316
https:///oqupy.readthedocs.io
[51] Nancy Makriand Dmitrii E. Makarov “Tenzorski propagator za iterativno kvantno časovno evolucijo matrik zmanjšane gostote. I. Teorija” J. Chem. Phys. 102, 4600–4610 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.469508
[52] Aidan Strathearn »Modeliranje nemarkovskih kvantnih sistemov z uporabo tenzorskih omrežij« Springer Nature (2020).
https://doi.org/10.1007/978-3-030-54975-6
[53] Román Orús »Praktični uvod v tenzorska omrežja: stanja matričnega produkta in predvidena stanja zapletenega para« Ann. Phys. 349, 117–158 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2014.06.013
[54] Ulrich Schollwöck »Renormalizacijska skupina matrike gostote v dobi produktnih stanj matrike« Ann. Phys. 326, 96–192 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2010.09.012
[55] Nancy Makriand Dmitrii E. Makarov “Tenzorski propagator za iterativno kvantno časovno evolucijo matrik zmanjšane gostote. II. Numerična metodologija” J. Chem. Phys. 102, 4611–4618 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.469509
[56] M. Cygorek, M. Cosacchi, A. Vagov, VM Axt, BW Lovett, J. Keeling in EM Gauger, »Numerično natančne simulacije poljubnih odprtih kvantnih sistemov z uporabo avtomatiziranega stiskanja okolij« (2021).
https://doi.org/10.1038/s41567-022-01544-9
[57] Ulrich Weiss “Kvantni disipativni sistemi” Svetovna znanost (2012).
[58] Ahsan Nazirand Dara PS McCutcheon “Modeliranje interakcij eksciton–fonon v optično vodenih kvantnih pikah” J. Phys.: Condens. Zadeva 28, 103002 (2016).
https://doi.org/10.1088/0953-8984/28/10/103002
[59] S. Rackovsky in R. Silbey “Elektronski prenos energije v nečistih trdninah: I. Dve molekuli, vgrajeni v mrežo” Mol. Phys. 25, 61–72 (1973).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00268977300100081
[60] Huaixiu Zhengand Harold U. Baranger »Vztrajni kvantni utripi in zapletenost na dolge razdalje iz interakcij, posredovanih z valovodom« Phys. Rev. Lett. 110, 113601 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.110.113601
[61] I. Yeo, PL. de Assis, A. Gloppe, E. Dupont-Ferrier, P. Verlot, NS Malik, E. Dupuy, J. Claudon, JM. Gérard, A. Auffèves, G. Nogues, S. Seidelin, J-Ph. Poizat, O. Arcizet in M. Richard, »Deformacijsko posredovano spajanje v hibridnem sistemu kvantne pike in mehanskega oscilatorja« Nat. Nanotech. 9, 106 EP–(2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nnano.2013.274
[62] Emil Rozbicki in Paweł Machnikowski “Kvantna kinetična teorija prenosa vzbujanja s pomočjo fononov v molekulah s kvantnimi pikami” Phys. Rev. Lett. 100, 027401 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.100.027401
[63] Gerald E. Fux, Dainius Kilda, Brendon W. Lovett in Jonathan Keeling, »Thermalization of a spin chain močno povezana z njenim okoljem« (2022).
arXiv: 2201.05529
[64] Dominic Gribben, Dominic M. Rouse, Jake Iles-Smith, Aidan Strathearn, Henry Maguire, Peter Kirton, Ahsan Nazir, Erik M. Gauger in Brendon W. Lovett, »Natančna dinamika neaditivnih okolij v nemarkovskih odprtih kvantnih sistemih« PRX Quantum 3, 010321 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010321
[65] Bogna Bylicka, D Chruściński in Sci Maniscalco, »Nemarkovskost in rezervoarski spomin kvantnih kanalov: perspektiva kvantne teorije informacij« Sci. Rep. 4, 5720 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep05720
[66] Guo-Yong Xiang, Zhi-Bo Hou, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo, Heinz-Peter Breuer, Elsi-Mari Laine in Jyrki Piilo, »Porazdelitev prepletenosti v optičnih vlaknih s pomočjo nelokalnih spominskih učinkov« EPL 107, 54006 (2014).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/107/54006
[67] Daniel M Reich, Nadav Katz in Christiane P Koch, »Izkoriščanje nemarkovščine za kvantni nadzor« Sci. Rep. 5, 12430 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep12430
Navedel
[1] Dominic Gribben, Dominic M. Rouse, Jake Iles-Smith, Aidan Strathearn, Henry Maguire, Peter Kirton, Ahsan Nazir, Erik M. Gauger in Brendon W. Lovett, »Exact Dynamics of Nonadditive Environments in Non-Markovian Open kvantni sistemi", PRX Quantum 3 1, 010321 (2022).
[2] Dragomir Davidovic, "Sistematična enačba Gorinija, Kossakowskega, Sudarshana in Lindblada za odprte kvantne sisteme", arXiv: 2112.07863.
[3] Yiu-Fung Chiu, Aidan Strathearn in Jonathan Keeling, »Numerična ocena in robustnost Gibbsovega stanja kvantne srednje sile«, Fizični pregled A 106 1, 012204 (2022).
[4] Piper Fowler-Wright, Brendon W. Lovett, and Jonathan Keeling, “Efficient many-body non-Markovian dynamics of organic polaritons”, arXiv: 2112.09003.
[5] Ruofan Chen, "Toplotni tok v nemarkovskih odprtih sistemih", arXiv: 2207.00864.
Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2022-10-25 13:42:51). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.
Pridobitve ni bilo mogoče Crossref citirani podatki med zadnjim poskusom 2022-10-25 13:42:49: Citiranih podatkov za 10.22331 / q-2022-10-25-847 od Crossrefa ni bilo mogoče pridobiti. To je normalno, če je bil DOI registriran pred kratkim.
Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.
