Numerical implementation of the partial secular approximation and unified master equation in structured open quantum systems
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本文提出了一种通用代码，用于计算结构化开放量子系统中红菲尔德方程的部分世俗近似，并能重现统一主方程，以更准确地描述开放量子系统的动力学行为。
2025-11-28 quant-ph
A thermodynamically consistent Markovian master equation beyond the secular approximation
当环境的记忆效应可以忽略时，马尔可夫主方程为描述开放量子系统提供了一个通用的工具。由于这些方程是近似性质的，当在它们的推导中没有进行长期近似时，它们常常不遵守热力学热力学定律。在这里，我们引入了一个马尔可夫主方程，是一致的，并提供了一个准确的描述时，记忆效应可以忽略不计。热力学的一致性是通过一个重新缩放的哈密顿热力学簿记，利用马尔可夫描述意味着一个有限的热分辨率的事实。我们的研究结果，使一个物理一致的描述各种系统的长期近似打破。
2021-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Symmetry and block structure of the Liouvillian superoperator in partial secular approximation
我们解决的结构的Liouvillian超算子的玻色子和费米子马尔可夫开放系统与平稳的环境相互作用的广泛的一类。我们表明，部分久期近似的准确应用在推导的Bloch-Redfield主方程自然诱导的超算子水平上的对称性，这可能会大大降低主方程的复杂性，通过分解的Liouvillian超算子成独立的块。此外，我们证明，如果系统的稳态是唯一的，一个单一的块包含所有的信息，这对可能的稳态相干性的唯一状态施加了约束，排除其中的一些。为了提供一些例子，我们展示了如何出现对称性的两个耦合的自旋相互作用与单独的浴，以及两个谐振子沉浸在一个共同的环境。在这两种情况下，简化了主方程的标准求导和求解，以及对稳态的搜索。当选择局部主方程时，块对角化不出现。
2020-04-16 quant-ph
Canonically consistent quantum master equation for proton-transfer reactions
University of Potsdam（波茨坦大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）
本文基于CCQME方法研究TAA分子内质子转移，对比HEOM和Redfield理论，揭示Redfield在强耦合下偏离HEOM，而CCQME保持一致性。
2026-07-17 quant-ph
Local master equations bypass the secular approximation
主方程是模拟纳米级热力学系统热流的重要工具。大多数实际设备是由相互作用的子系统组成的，并且通常使用局部主方程（LME）或全局主方程（GME）来建模。虽然LME或GME故障的极限情况很好理解，但存在一个“灰色区域”，其中两个方程可靠地捕获稳态热流，但预测非常不同的瞬态热流。在这种情况下，我们应该相信哪一个？在这里，我们表明，当涉及到动力学，本地的方法可以比弱相互作用的开放量子系统的整体更可靠。这是因为支撑GME的长期近似可以破坏关键的动力学特征。为了说明这一点，我们考虑一个最小的运输设置，并显示其LME显示异常点（EP）。这些奇异性已经在模型的超导电路实现中观察到[1]。然而，与实验证据形成鲜明对比的是，在全球方法中没有出现EP。然后，我们表明，EP是一个功能内置到Redfield方程，这是更准确的比LME和GME。最后，我们表明，当地的方法出现的弱相互作用限制的Redfield方程，它完全避免了长期的近似。
2021-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence of adiabatically steered quantum systems
研究了马尔可夫环境噪声对受外驱动场控制的二能级量子系统动力学行为的影响。我们表达的主方程始终考虑到所有的贡献，最低的非零阶耦合到马尔可夫环境。我们研究了主方程的数值和分析，我们发现，在绝热极限下，零温度环境不影响基态的演变。作为一个物理应用，我们广泛地讨论了环境如何影响库珀对泵浦。绝热基态泵浦对环境噪声具有很强的鲁棒性。事实上，由于环境的松弛是需要的，以避免来自每个泵送循环的小误差的积累。我们发现，忽略主方程中的非长期项会导致非物理的结果，如电荷不守恒。我们还讨论了一种可能的方法来控制环境噪声在一个现实的物理设置和它的影响的泵送过程。
2011-01-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Unified Gorini-Kossakowski-Lindblad-Sudarshan quantum master equation beyond the secular approximation
推导出一个弱耦合系统的量子主方程，它考虑了非长期效应，但仍然具有数学上正确的Gorini-Kossakowski-Lindblad-Sudarshan形式（特别是，它保留了密度算符的正性），并且还满足标准的热力学性质，这是开放量子系统理论中一个已知的长期存在的问题。当系统的某些能级或它们的差（玻尔频率）接近简并时，非久期项是重要的。我们提供了一个充分严格的推导，这样的方程的基础上的形式化的弱耦合极限的一般情况下。
2021-07-25 math-ph math.MP quant-ph
Non-Markovian master equation for a damped driven two-state system
我们提出了一个详细的微观推导的非马尔可夫主方程的驱动两态系统与一般结构水库。在两态量子系统与环境弱耦合的极限下，利用无时间卷积投影算符技术导出了主方程。我们简要地讨论了马尔可夫近似和长期近似及其有效性。
2009-11-24 quant-ph
Heat transport in driven quantum systems: Comparison between the Floquet-Redfield equation and the master equation in the instantaneous eigenbasis
Aalto University School of Science（阿尔托大学科学学院）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）
该研究结合主方程与Floquet方法，针对受驱动自旋玻色子模型，对比无近似的Floquet-Redfield方程与含近似的主方程在热输运研究中的结果，还讨论了相关绝热区，为热输运研究提供参考。
2026-10-01 quant-ph
Enhancing energy transfer in quantum systems via periodic driving: Floquet master equations
我们提供了一个全面的研究的能量转移现象-填充一个给定的能级-在3-和4级量子系统耦合到两个热浴。特别是，我们研究了外部周期性驱动和浴诱导的相干性对能量转移效率的影响。我们认为Floquet-Lindblad和Floquet-Redfield的情况下，这两者都是在Born-Markov，弱耦合制度，但不同的治疗的长期近似，对于后者，我们开发了一个适当的Floquet型主方程采用部分长期近似。在整个分析过程中，我们在主方程中保持兰姆位移修正。我们观察到，特别是在Floquet-Redfield的情况下，驱动场可以提高能量传输效率相比，nondriven的情况下。此外，不像退化系统的兰姆位移校正不显着的能量转移，在Redfield和Floquet-Redfield的情况下，这些校正有不可忽略的影响。
2021-05-29 quant-ph
Benchmarking Floquet Master Equations for Periodically Driven Open Quantum Systems
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本文通过比较多种Floquet主方程与精确数值模拟，系统评估了它们在周期性驱动开放量子系统中的准确性，并揭示了各方程的适用极限。
2026-06-04 quant-ph
Dissipation in Periodically Driven Quantum Systems: Partial Secularization and Thermodynamic Consistency
IFISC（物理交叉科学研究所）
针对周期驱动开放量子系统的 Floquet-Born-Markov 主方程因完全 secular 近似产生非物理能流的问题，提出粗粒化主方程方法，通过与精确非 Markovian 模拟对比验证其有效性，为相关研究提供实用框架。
2026-08-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Coherent Phase Control in Closed and Open Quantum Systems: A General Master Equation Approach
通过主方程方法揭示了单光子相位控制的潜在机制。具体而言，确定了两种机制，一种在激光时间尺度上操作，另一种在系统-浴相互作用的时间尺度上操作。的长期和非长期的马尔可夫近似的效果进行了仔细检查。
2013-08-13 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Full counting statistics and coherences: fluctuation symmetry in heat transport with the Unified quantum master equation
本文利用 Unified 量子主方程实现全计数统计，研究了具有近简并能级的开放量子系统的能量流统计，发现维持相干性对准确捕捉电流及其累积量至关重要，且该方程同时具备热力学一致性和更高精度。
2022-12-21 quant-ph
A time dependent Markovian master equation for adiabatic systems and its application to the Cooper pair pumping
对于周期性操纵的耗散量子系统，我们利用Floquet理论导出了一个简单的马尔可夫主方程。相反，以前的一些作品，我们明确考虑到时间依赖的哈密顿量，因此，获得一个主方程与时间相关的耗散部分。我们用两个例子来说明我们的理论，并将我们的结果与以前提出的主方程进行比较。特别地，我们考虑了库珀对泵浦的问题，并证明了计算泵浦电荷时的长期（旋转波）近似的不足。产生Lindblad型主方程的久期近似很好地近似了系统的量子态（密度矩阵），而为了确定泵浦电荷，需要超出旋转波近似的非Lindblad主方程。
2011-12-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Thermodynamic consistency of quantum master equations
从微观系统浴描述出发，导出了涨落水平下时间局域量子主方程满足热力学第一和第二定律的一般条件.使用计数统计，我们表明，波动第二定律可以改写为广义量子细致平衡条件（GQDB），即，时间局部生成元的对称性保证了波动定理的有效性。当需要另外严格的系统浴能量守恒时，GQDB简化为细致平衡的通常概念，其确保具有吉布斯稳态的QME。然而，如果能量守恒只是平均要求，QME与非吉布斯稳态仍然可以保持一定程度的热力学一致性。将我们的理论应用于常用的QME，我们表明，Redfield方程打破了GQDB，并且最近导出的一些基于Redfield方程的近似方案（它超越了长期近似，并允许导出Lindblad形式的QME）满足GQDB和平均第一定律。我们发现，执行长期近似是唯一的方法，以确保第一和第二定律在波动水平。
2022-07-12 quant-ph
Effective time-dependent temperature for fermionic master equations beyond the Markov and the secular approximations
研究费米子量子系统与环境的粒子交换，提出具有含时有效浴温度的Redfield-II方程，在所有时刻保持高精度并保留密度矩阵性质，超越马尔可夫和世俗近似。
2025-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Secular vs. Non-secular Redfield Dynamics and Fano Coherences in Incoherent Excitation: An Experimental Proposal
两种不同的主方程方法已经正式推导出解决开放量子系统与热环境（如阳光）相互作用的动力学。他们导致了两种不同的物理结果：非长期方程，显示噪声诱导（法诺）相干性和长期方程，不。利用宽带非相干辐射激发的磁场中的Ca原子，对非久期项的出现进行了实验检验。显着不同的模式的荧光预测，允许一个明确的测试的长期和非长期的方法和观察法诺cohesivity的有效性。
2017-11-28 physics.atom-ph quant-ph
Exceptional point in self-consistent Markovian master equations
该研究针对传统局部马尔可夫主方程在耦合系统中构造例外点（EP）的不自洽问题，采用自洽马尔可夫主方程证明双玻色子子系统无EP，明确了传统方程的适用条件，并给出三子系统构造EP的方法。
2023-04-02 quant-ph
Intermediate Times Dilemma for Open Quantum System: Filtered Approximation to The Refined Weak Coupling Limit
本文提出滤波近似方法，以Davies-GKSL方程的简洁形式捕捉开放量子系统在中间时间尺度的动力学，并保证完全正定性，在自旋-玻色子和三能级-玻色子系统中验证了其有效性。
2024-04-25 quant-ph
Sixth-order time-convolutionless master equation and beyond: Late-time resummations, two types of divergences, and the limits of validity
Duke University（杜克大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）；Northwestern University（西北大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本文针对时间卷积主方程在代数衰减环境下的晚期发散问题，提出基于阿达马技巧的重求和法，确立最大展开阶数并定义精度极限，在自旋-玻色子模型中揭示温度无关的久期膨胀与有限失效时间。
2026-09-11 quant-ph
Efficient energy resolved quantum master equation for transport calculations in large strongly correlated systems
我们介绍了一个系统的近似有效的评估玻恩-马尔可夫主方程的稳态输运研究开放量子系统的平衡：能量分辨主方程的方法。主方程是在开放量子系统的本征基中建立的，并通过包括具有增加的巨正则能量的本征态来连续地建立。为了量化近似格式的收敛性，我们引入了品质因数来检验保迹性、正性和厄米性。此外，我们讨论了不同类型的主方程，超越了常用的长期近似，以解决准简并态之间的相干性。对于完全正性的讨论，我们引入了一个典型的Redfield-Bloch主方程，并将其与先前导出的Lindblad形式的主方程进行比较，其中使用和不使用长期近似。该近似方案是基准的六轨道量子系统，其中示出了破坏性的量子干涉下的应用程序的偏置电压。本文提出的能量分辨主方程方法使多体量子系统中的量子输运计算在$\sim 10^6$量级的全希尔伯特空间中也可以在六个轨道以外进行数值计算。
2020-12-22 cond-mat.str-el quant-ph
Bath induced coherence and the secular approximation
找到环境如何影响离散量子系统集合的有效描述，将为现代物理学的许多领域带来新的见解。马尔可夫，或当地时间，方法工作以及个别系统，但群体的问题出现：系统浴或系统间的耦合主导的耗散动力学？这个答案对系统内的长时间量子关联有着深远的影响。我们考虑两个玻色子模式耦合到一个浴缸。通过比较不同的马尔可夫主方程的精确解，我们发现，一个光滑的交叉的运动方程之间的主导系统间和系统浴耦合存在-但需要一个非长期的主方程。我们预测的奇异行为的动力学，并表明，最终失败的非长期运动方程基本上是失败的马尔可夫近似。我们的研究结果证明了在整个交叉系统浴主导和系统间耦合主导的动态使用的时间局部理论。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Preservation of Positivity by Dynamical Coarse-Graining
我们比较了不同的量子主方程的约化密度矩阵的时间演化。广泛应用的长期近似（旋转波近似）与Born-Markov近似相结合，生成Lindblad型主方程，确保完全正的和稳定的演化，并且通常很好地适用于光学浴。然而，对于声子浴，预期长期近似是无效的。通常的马尔可夫主方程一般不保持密度矩阵的正性。作为一个解决方案，我们提出了一个动态适应粗粒度的时间尺度的粗粒度的方法。对于一些简单的例子，我们证明，这保留了积分微分玻恩方程的精度。对于大的时候，我们分析表明，长期近似主方程恢复。该方法原则上可以扩展到具有动态变化的系统哈密顿量的系统，这对于绝热量子计算特别感兴趣。我们给出了一些数值例子的自旋玻色子模型的情况下，自旋系统热化迅速，热化没有达到的其他例子。
2008-06-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermodynamically consistent master equation based on subsystem eigenstates
在适当假设下的主方程是研究开放量子系统的有效工具。对于多体系统，局部耦合到热浴和弱相互作用的子系统，局部方法提供了一个更方便的描述比全球的方法。然而，这些当地的主方程被认为是产生不一致的热力学热力学定律时，子系统间的相互作用存在。在这里，我们开发了一个替代的本地主方程凭借类似的近似用于推导传统的Gorini-Kossakowski-Lindblad-Sudarshan主方程。特别地，我们坚持使用每个子系统的本征态来构造量子跃迁算符，并采用久期近似来修正子系统间的相互作用。我们的研究结果表明，违反热力学定律后，纠正子系统间的相互作用将被避免。最后，我们研究了一个双量子比特的热传递模型，这进一步说明了我们修改的主方程的有效性。
2023-01-12 quant-ph
Exact non-Markovian master equation for a driven damped two-level system
受驱动二能级系统是描述许多量子对象，特别是量子信息处理的有效模型。然而，这种系统的精确主方程几乎没有探索。利用Feynman-Vernon影响泛函理论，导出了受驱动二能级系统的精确非马尔可夫主方程，并指出了该系统在微扰处理中所丢失的特征。微扰处理导致的时间卷积（TCL）和Nakajima-Zwanzig（NZ）主方程。为此，我们推导了系统的无时间卷积（TCL）和Nakajima-Zwanzig（NZ）主方程，并比较了三个主方程给出的动力学。我们发现TCL和NZ主方程的有效性条件。基于精确的非马尔可夫主方程，我们分析了无时间卷积主方程中久期近似的有效性，讨论了非久期项对量子动力学的主要修正，发现对驱动系统动力学的显著影响.
2014-06-28 quant-ph
A weak-coupling master equation for arbitrary initial conditions
初始系统-环境态的结构是决定这种开放量子系统演化的性质和特征的基础。通常的假设是认为初始系统-环境状态是可分离的。在这里，我们超越了这个简单的情况下，推导出的演化方程，直到二阶弱耦合展开，描述的任何任意系统环境初始状态的系统的约化密度矩阵的演变。这些方程的结构使我们能够确定初始条件的Lindblad形式可以恢复一次应用马尔可夫和长期近似。
2016-05-24 quant-ph
Rotating-Wave and Secular Approximations for Open Quantum Systems
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Università di Bari（巴里大学）；INFN, Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）；Waseda University（早稻田大学）
本文推导了开放量子系统时间依赖生成元演化距离的非微扰界，用于评估旋转波近似在耗散和退相干中的误差上限，并应用于强耦合极限和世俗近似。
2026-11-02 math-ph math.MP quant-ph
An exact master equation for the system-reservoir dynamics under the strong coupling regime and non-Markovian dynamics
在本文中，我们提出了一种方法来推导一个耦合到一组其他玻色子系统的玻色子系统的精确主方程，该系统在强耦合状态下起着储库的作用，即，而不诉诸于任何一个波动或长期的近似。与相空间分布函数的工作，我们验证的动力学是分离的，在其中心，它遵循经典力学，它的形状，这变得扭曲的演变。这是Glauber的一个结论的推广，他指出相干态在某些情况下仍然是相干的，特别是当使用光波近似和零温度库时。我们证明了反旋项产生的涨落会使真空态发生畸变，这与热涨落很相似。最后，我们讨论了非马尔科夫动力学的条件。
2014-03-31 quant-ph
Open system dynamics from thermodynamic compatibility
热力学包含一组量子马尔可夫动力学的数学条件。特别是，严格的系统和环境之间的能量守恒意味着耗散动力学映射与幺正系统传播子交换。采用谱分析，我们证明了随后的主方程的一般形式。我们比较这个结果从标准的微观推导得到的主方程。所得到的形式结构可以用来检验近似导数与热力学的相容性。例如，它指定全局主方程是兼容的选择。公理化方法揭示了微观推导中久期近似的有效性，热输运现象中稳态的形式，并表明开放量子系统动力学中缺乏例外点。
2020-12-14 quant-ph
Davies equation without the secular approximation: Reconciling locality with quantum thermodynamics for open quadratic systems
The University of Tokyo（东京大学）；Keio University（庆应义塾大学）
本文推导了符合热力学一致性的量子主方程，适用于与独立相同浴耦合的二次系统，证明准局部Redfield方程与Davies方程一致，无需世俗近似，为量子多体系统的热力学一致描述奠定基础。
2025-07-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-secular polariton leakage and dark-state protection in hybrid plasmonic cavities
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
研究探讨了等离子体腔体中非世俗极子泄漏和暗态保护机制，提出了一种考虑辐射和吸收损失的主方程，用于描述非世俗干涉效应，并提供了基于极子分裂与库容线宽比的设计准则。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Approximate Master Equations for Atom Optics
在原子光学领域，许多实验都是以二能级原子与光场的耦合为基础的。这个系统的演化是由一个主方程控制的。这个主方程的不可逆分量描述了光子从原子的自发发射。对于许多应用，有必要将这种不可逆演变的影响降至最低。这可以通过具有远失谐光场来实现。这种机制的缺点是，使失谐非常大，使得求解主方程所需的时间步长非常小，比任何重要演化的时间尺度小得多。这使得问题在数值上非常密集。由于这个原因，近似被用来模拟主方程，这是更容易解决的数值。本文分析了四种近似：标准绝热近似;更复杂的绝热近似（以前没有使用过）;长期近似;和全量子修饰态近似。每一个的优点和缺点进行了调查方面的准确性，复杂性和模拟所需的资源。在一个特别实验感兴趣的参数制度，只有复杂的绝热和dressed状态近似同意与确切的演变。
2002-09-03 quant-ph
A thermodynamic analysis of nonsecular master equations, beyond strict energy conservation and Gibbs equilibrium state
Université de Lorraine, CNRS, LPCT（洛林大学、法国国家科学研究中心、理论与计算物理实验室）
本文对非世俗主方程进行系统热力学分析，建立统一热力学框架，证明系统-浴相互作用能和兰姆位移参与能量平衡，并比较了微观熵产生与基于约化系统动力学收缩性的定义。
2026-10-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Adiabatic Markovian Master Equations
我们从第一性原理发展适合于研究系统的时间演化的马尔可夫主方程，同时弱耦合到一个热浴。我们推导出两套方程的绝热极限，一个使用旋转波（世俗）近似，导致在主方程的Lindblad形式，其他没有旋转波近似，但不是在Lindblad形式。这两个方程根据是否包括兰姆位移而做出明显不同的预测。我们的分析跟踪与我们所做的各种近似相关联的各种时间和能量尺度，从而允许系统地包含高阶校正，特别是超过绝热极限。我们使用我们的形式主义研究伊辛自旋链在横向场的演化，并耦合到一个热玻色子浴，我们确定了四个不同的演化阶段。虽然我们不期望这是一个通用的功能，在这些阶段之一的耗散行为，以增加系统状态相对于绝热基态的保真度。
2015-11-02 quant-ph
Time dependent Markovian master equation beyond the adiabatic limit
本文提出一种结合时间重标度、弱耦合极限与久期近似的马尔可夫主方程推导方法，可高效描述强驱动系统，并通过与张量网络精确模拟对比验证其可靠性，为唯象主方程提供严格条件。
2024-11-19 quant-ph
Floquet-Lindblad Master Equation Approach to Open Quantum System Dynamics
提出 FLiMESolve 求解器，用于高效、准确地模拟时间周期开放量子系统，并在保持现有求解器优势的同时放宽 Lindblad 久期近似。
2025-01-07 physics.comp-ph quant-ph
Accuracy Assessment of Perturbative Master Equations -- Embracing Non-Positivity
从微观哈密顿量得到的开放量子系统的约化动力学一般只能用时间局域主方程近似描述。这种近似的质量主要取决于耦合强度和环境结构。各种这样的主方程已经提出了不同的目的。为特定系统选择最合适的系统并不简单。通过专注于减少动力学的准确性，我们提供了一个彻底的评估方法（Redfield方程，量子光学主方程，粗粒主方程，相关的动态映射方法和部分长期近似）的选择。在这里，我们认为一种方法是否能保证积极性是次要的。我们使用两个量子位耦合到一个洛伦兹环境中的自旋玻色子一样的时尚建模与各种系统和浴时间尺度的一般情况。我们看到，与初始状态无关，具有时间相关系数的简单Redfield方程比所考虑的所有其他方法都要精确得多。我们强调，积极违反Redfield形式主义成为相关的制度，这里考虑的任何微扰主方程是无效的。这意味着积极性的丧失实际上应该作为一个重要的功能：受到欢迎：它表明弱耦合假设的崩溃。此外，我们提出了各种方法，在一个独立的方式，并使用他们的错误的行为，以提供进一步的洞察到每种方法的有效性范围。
2019-12-19 quant-ph
Dynamics of a quantum interacting system: Extended global approach beyond the Born-Markov and secular approximation
本研究提出一种超越 Born-Markov 和 secular 近似的扩展全局方法，推导出时间局部主方程，应用于相互作用位点的激发能转移，在保持正定性的同时准确描述短时振荡行为并趋近总哈密顿量的 Gibbs 稳态。
2023-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heat flow through the quantum heat valve coupled to ohmic baths via a master equation approach
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本文基于主方程方法构建了量子热阀的非平衡稳态热流模型，通过部分世俗近似提高精度，并解决了共振器双重计数问题，验证了主方程方法在解释实际实验设置中的有效性。
2026-02-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bridging between Lab and Rotating Frame Master Equations for Open Quantum Systems
耦合到浴槽并相干驱动的受驱动量子系统的问题通常使用两种方法中的任一种来处理：在实验室框架中采用常见的长期近似（如通常在原子物理学的上下文中所做的）或在旋转框架中（例如，固态量子比特的处理）。这些方法适用于参数空间的不同部分，并产生不同的结果。我们展示了如何在这两种方法之间的桥梁，工作在旋转的框架，而不采用长期近似的驱动幅度。这使我们能够在以前无法接近或不准确对待的制度中发现新的行为。新的特点，如定性不同的演化的相干性，在较低的驱动振幅的粒子数反转，和新的结构在共振荧光光谱的system.We认为，这种广义的方法是必不可少的分析混合系统，与组件，来自明显不同的制度，现在可以同时处理，给出了最近关于量子点耦合到光学腔和单自旋电子顺磁共振的实验的具体例子。
2019-12-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thermodynamics of the Coarse-Graining Master Equation
研究了利用粗粒化方法导出开放量子系统在有限时间内演化的生成元。该方法不需要长期近似，但通常会导致Lindblad-Gorini-Kossakowski-Sudarshan生成器。通过将形式主义与全计数统计相结合，我们可以证明一个一致的热力学框架，一旦包括与水库耦合和解耦所需的切换工作。特别地，我们可以把第二定律写成标准形式，唯一的区别是热流必须相对于储层来定义。我们用简单但有教育意义的例子来解释我们的发现。
2020-05-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Comment on "Quantum theory of collective strong coupling of molecular vibrations with a microcavity mode"
我们已经发现了缺失的条款和不正确的迹象，在世俗的主方程德尔皮诺等报道。例如，新物理杂志，17（2015），053040用于振动极化激元弛豫。包含这些术语和符号是必不可少的，以产生正确的（消失）纯退相率之间的极化激元状态，以及极化激元和暗态之间的相干转移路径。我们提供了主方程的校正表达式以及与作者报告的结果的比较。即使文章的主要结论没有显着改变，修正是重要的，以提供一个适当的描述所有可能的极化激元弛豫机制内调用的近似，特别是当应用该理论模型的非线性光谱的振动极化激元。
2017-09-08 quant-ph
Modeling heat transport through completely positive maps
本文研究了自旋为1/2的海森堡链中的热输运，该链局部耦合到不同温度的独立热浴中。分析是在开放系统理论的框架内通过适当的量子主方程进行的。弱耦合林德布拉德方程在长期近似的标准微观推导被认为是不充分的静态非平衡性质的描述，如非零能流。此外，我们推导出一个替代的主方程，能够描述一个稳定的能量流，并在同一时间，导致一个完全积极的动态地图。这为基于蒙特卡罗波函数技术的大型系统中热传输的高效数值研究铺平了道路。
2007-09-27 quant-ph
Conservation law of operator current in open quantum systems
导出了描述约化量子系统的主方程的算符流基本守恒定律。如果这个定律被打破，则任意系统的当前观测算子的时间积分一般不会产生该观测算子在演化中的变化。以Lindblad型主方程为例，证明了在其推导过程中应用久期近似会导致违反守恒定律。我们表明，一般任何违反法律导致人工校正完整的量子动力学，从而质疑特定的主方程的准确性。
2012-03-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Open quantum-classical systems: A hybrid MASH master equation
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文提出结合量子-经典映射表面跃迁（MASH）与Lindblad主方程的耗散量子动力学方法，通过随机量子轨迹模拟开放量子系统与马尔可夫量子浴及非马尔可夫经典自由度的耦合。
2026-03-29 physics.chem-ph quant-ph
Squeezed single-atom laser in a photonic crystal
我们研究了强驱动单原子激光器的非经典和光谱特性，该激光器设计在一个有利于频率依赖性储库的光子晶体中。在这些研究中，我们采用缀饰原子模型方法导出了系统的主方程，并研究了频率依赖跃迁率下的缀饰激光特性。通过超越缀饰原子腔场相互作用中的久期近似，我们发现，如果，此外，非久期项被包括到系统的动力学，那么非线性过程可以发生，导致有趣的新方面的腔场行为。我们计算的正交相位振幅和腔场的频谱的非相干部分的方差，并表明，它们从长期近似下观察到的定性不同。特别是，它被发现，非线性过程导致压缩的波动的腔场低于量子散粒噪声限制。这种压缩依赖于系统的修饰态的相对布居数，并且只有在修饰态之间不存在布居数反转时才存在。此外，我们发现一个线宽变窄低于量子极限的腔场的光谱，只有当长期近似是不取得。的线宽变窄的解释提供了两个相位相关的噪声（压缩）谱，使非相干谱。我们建立了线宽变窄是由于压缩的波动在一个正交相位分量的腔场。
2008-07-21 quant-ph
Comment on "Steady-State Coherences by Composite System-Bath Interactions"
在最近的一封信中，Guarnieri等人[1]报道了通过单个热浴的单独作用在两能级系统的能量基础中产生稳态相干性（SSC）的可能性，也适用于弱系统-浴耦合，并且由于这种相互作用的复合形式。结果是基于一个没有长期近似的时间局域Bloch-Redfield主方程和相关的Bloch方程组，所有这些都是在参考文献[1]的补充材料（SM）中导出的。我们评论说，作者报告的结果既存在技术缺陷，也存在概念上的局限性，这对他们的一些主要结论产生了重大影响。我们的反对意见主要涉及：（a）计算SSC时出现技术错误（方程式（2）-（4））和（b）与作者所采用的弱耦合主方程有关的负性问题。
2021-06-16 quant-ph
Reduction of frequency-dependent light shifts in light-narrowing regimes: A study using effective master equations
碱金属蒸气磁强计利用极化原子自旋的相干旋进测量磁场，已成为最灵敏的磁场探测器之一。它们的应用领域从实际应用（如NMR信号的检测）到基础物理研究（如永久电偶极矩的搜索）。原子磁力计的主要噪声源之一是由泵浦光频率引起的光频移。在本工作中，我们从理论上研究了光位移，考虑到由于光泵和碱金属原子之间的碰撞和碱金属原子与缓冲气体之间的碰撞弛豫。从一个包含基态和激发态的完整主方程出发，通过对基态子空间中的激发态进行消隐处理，得到了一个有效的主方程，该主方程具有直观的图形，大大加快了数值模拟的速度.解决这个有效的主方程，我们发现，在光窄化制度，线宽减少，而相干进动信号增强，光移的频率依赖性大大降低，这与铯磁强计的实验观察。由于这个有效主方程是通用的，很容易解决，它可以应用到一个广泛的参数范围内，也可以研究其他物理问题的碱金属蒸汽磁强计，如航向误差。
2019-06-18 physics.atom-ph quant-ph
Biexponential decay and ultralong coherence of a single qubit
传统上，在久期近似下，研究了与热浴弱耦合的量子两态系统的Born-Markov态，其主方程为完全正的线性方程。尽管它的成功，这种微观方法只预测指数衰减和洛伦兹磁化率分布，在与一些实验结果不一致。为了离开这个有限的范例，我们使用一个唯象的正非线性主方程是在统计和理论上一致的。我们发现，超过温度依赖的阈值，在退相干时间$T_2$的分叉发生，它引起的双指数衰减和磁化率的配置文件既不是高斯也不是洛伦兹。这意味着，对于合适的初始状态，一个主要的延长的相干性，可以得到与最近的实验一致。此外，$T_2$不再受能量弛豫时间的限制，$T_1$提供了新的视角来精心制作用于量子信息处理的设备。
2015-11-18 quant-ph
Open quantum systems coupled to finite baths: A hierarchy of master equations
一个开放量子系统与一个无限大的浴接触，接近平衡，而浴的状态保持不变。如果浴是有限的，开放系统仍然松弛到平衡，但它诱导浴状态的动力学演化。在这项工作中，我们研究了开放量子系统与有限浴接触的动力学。我们得到了一个层次的主方程，包括更多的动态信息的浴，提高其精度。例如，作为最不准确，但最简单的描述的层次，我们得到传统的玻恩马尔可夫长期主方程。值得注意的是，即使浴能量的测量是不完美的，这不仅是更现实的，而且统一的理论描述，我们的框架工程。此外，我们详细讨论了这种形式主义的一个特定的非相互作用的环境中，玻尔兹曼温度和库博-马丁-施温格关系自然出现。最后，我们应用我们的主方程的层次来研究中心自旋模型。
2022-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Self-consistent microscopic derivation of Markovian master equations for open quadratic quantum systems
我们提供了一个严格的马尔可夫主方程的广泛的一类量子系统，包括有限大小的二次模型，线性耦合到一组独立的热浴建模的环境。我们的理论可以应用于任何数量的物理维度的费米子和玻色子模型，并不需要任何特定的空间对称性的全球系统。我们表明，对于非退化系统下的一个完整的长期近似，有效的Lindblad运营商的正常模式的系统，与耦合常数，明确依赖于对角化的哈密顿变换矩阵。动态和稳态（保证是唯一的）属性可以得到一个多项式量的资源在系统的大小。我们还解决了粒子和能量流流经系统中的一个最小的两浴计划，并发现他们持有的结构的Landauer的公式，是一致的。
2021-05-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Effective description of cooling and thermal shifts in quantum systems coupled to bosonic modes
本文推广绝热消除玻色模式的有效 Lindblad 主方程，用于描述光机械振子和横场 Ising 模型的冷却，并计算热环境导致的线宽与频率修正。
2023-07-14 quant-ph
Perturbative Steady States of Completely Positive Quantum Master Equations
Lindblad形式保证了马尔可夫量子主方程（QME）的完全正性。然而，它的微观推导的量子系统弱相互作用的热浴需要几个近似，这可能会导致不准确的QME。最近，各种Lindbladian QME推导不诉诸长期近似的Redfield方程，这并不保证完全的积极性。在这里，我们明确计算，在微扰的方式，这些Lindbladian QME的平衡稳态。我们比较的结果与稳定状态的Redfield方程从解析延拓方法，这符合所谓的平均力吉布斯（MFG）状态。MFG状态是通过对总哈密顿量的吉布斯状态的浴自由度进行积分而获得的。我们明确表明，Lindbladian QME的稳态是不同的MFG状态。我们的研究结果表明，操纵的Redfield方程需要强制执行完全积极的QME驱动器的稳定状态远离MFG状态。我们还发现，在高温区，在一定条件下，Lindbladian QME和MFG态的稳态都降低到系统哈密顿量的相同Gibbs态。
2022-11-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
