Krylov Complexity for Open Quantum System: Dissipation and Decoherence
Indian Institute of Technology, Gandhinagar（印度理工学院甘德纳格尔分校）；University of Cape Town（开普敦大学）；The National Institute for Theoretical and Computational Sciences（理论与计算科学国家研究所）
研究开放量子系统中Krylov复杂度，通过Lindblad主方程分析玻色子浴模型，重点探讨Caldeira-Leggett模型，发现耗散特性及退相干影响。
2026-04-20 hep-th quant-ph
Absence of decoherence in the complex potential approach to nuclear scattering
依赖于时间的密度矩阵传播被用来证明，在一个开放量子系统的示意性模型，复势方法和Lindblad耗散动力学是\emph{not}等效的。虽然前者保留了相干性，但在Lindblad耗散动力学中被破坏了。量子退相干是造成这两种方法之间差异的关键方面，表明复势模型不足以一致地描述开放量子系统动力学。有人建议，量子退相干应始终明确包括在一个截断的模型空间内的反应通道的低能核碰撞动力学建模时。
2010-05-01 nucl-ex nucl-th quant-ph
Crossing singularities in the saddle point approximation
本文提出实时路径积分中复经典路径穿越势能奇点的新现象，证明其具有普适性且是量子隧穿的核心，从而拓展了实时费曼路径积分方法。
2023-09-21 hep-th quant-ph
Modeling Decoherence and Decoherence-Free Subspaces in Complex Environments
一个简化的Bogoliubov变换减少了一个完全相互作用的多费米子自旋1/2系统加环境，以更易于处理的多对一的变体。该变换还产生玻色子多粒子相互作用的精确解，而不是通过使用离散时间步长来处理量子并行性而引入的近似。在此基础上，对相对一般的有限环境下的散肩效应进行了模拟，并与无限环境“浴”的散肩效应进行了比较。“由两个最大纠缠的两态粒子形成的反对称单态被证明是固有的无消相干。作为一个量子比特（“qubit”），它因此可能优于任何单粒子状态。
2002-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Early Universe as an Open Quantum System: Complexity and Decoherence
本研究通过德西特时空中的Caldeira-Leggett双场模型，证明开放量子系统的复杂度可识别加速背景下的退相干，为研究早期宇宙原始扰动提供新途径。
2024-01-22 gr-qc hep-th quant-ph
Complex decoherence-free interactions between giant atoms
巨原子为实现无退相干相互作用提供了一个很有前途的平台，这是现代量子技术的一个重要任务。本文系统地研究了如何通过周期性耦合调制和耦合点的合理安排来实现巨原子间复杂的无消相干相互作用。我们证明，相位的调制，这是可调的实验中，可以被编码到消相干的相互作用，从而使相位相关的动力学时，巨原子构成一个有效的闭环。此外，我们考虑了耦合点间距较大时非马尔可夫延迟效应的影响，并研究了其对调制参数的依赖性。
2023-02-04 quant-ph
Probing Complex Decoherence Processes in Materials for Quantum Applications
本文展望了量子应用材料中退相干过程的探测方法，引入多维相干光谱学揭示其复杂性，并以胶体纳米晶和金刚石空位中心为例进行说明。
2025-04-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
On Quantum Field Brownian Motion, Decoherence and Semiquantum Chaos
在高斯变分近似下描述了需要环境诱导退相干的量子（场）系统中的熵产生。报道了一种新的半量子混沌现象。（发表于1995年11月7日至12日在波兰扎科帕内举行的非线性动力学、混沌和复杂系统国际会议。）
1995-11-30 chao-dyn hep-th nlin.CD
Quasinormal modes and complexity in saddle-dominated SU(N) spin systems
本文研究鞍点主导的SU(N)自旋系统，通过PT对称的Lipkin-Meshkov-Glick模型揭示德西特空间中准正规模式与态密度结构，并发现系统早期似混沌而晚期可积。
2025-09-01 hep-th quant-ph
Can we advance macroscopic quantum systems outside the framework of complex decoherence theory?
宏观量子系统（Macroscopic Quantum Systems，MQS）是由量子力学而非经典力学驱动的宏观系统，经典力学是一个长期研究的领域，直到最近才取得了很小的成功。在宏观层面上利用量子力学的好处将彻底改变从电信到生物学的各个领域，由于讨论的原因，本文将重点讨论生物学。与误解相反，没有已知的物理定律阻止MQS的发展。相反，人们普遍认为它们在复杂系统中由于环境纠缠（退相干）而普遍丢失。但我们认为，成功是可以实现的MQS与退相干补偿开发，自然或人工，从自上而下，而不是目前的简化方法。本文用复杂系统方法研究了MQS场的退相干问题。首先，讨论了为什么需要复杂系统去相干方法（自顶向下）。具体而言，复杂适应系统（CAS）不服从还原模型（及其主方程），因为涌现行为，近似失败，不考虑量子补偿机制，忽略路径积分，和子实体问题。此外，由于MQS必须存在于经典世界的背景下，快速退相干和延长的相干都是必要的。大自然已经在量子子系统中证明了这一点，比如光合作用和磁感受。其次，我们进行了初步研究，说明了一个自上而下的方法，以潜在的MQS。总之，反对MQS的还原论论点是不合理的。更有可能的是，它们在大型完整的经典系统中不容易被检测到，或者已经被还原论的实验装置破坏了。这种复杂系统退相干方法，使用自上而下的调查，是至关重要的范式转变MQS研究在生物和非生物系统。
2013-12-30 quant-ph
Broadband noise decoherence in solid-state complex architectures
宽带噪声严重限制了固态量子信息处理器的实现。考虑到常见的光谱形式，我们提出了一个分类的噪声源的基础上产生的影响，而不是在他们的微观起源。我们说明了一个多阶段的方法，宽带噪声，系统地只包括有关环境的信息，出了巨大的参数化所需的微观描述。我们将这种技术应用于固态双量子位门在一个固定的耦合实现方案。
2010-01-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con quant-ph
Krylov Complexity and Mixed-State Phase Transition
The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Graduate School of Informatics, Nagoya University（名古屋大学情报学研究科）；Department of Physics, College of Humanities and Sciences, Nihon University（日本大学人文学部理科系物理学教室）
通过将密度矩阵向量化到双希尔伯特空间，将退相干映射为虚时演化，在Krylov空间中建立退相干与量子复杂度的统一框架，并揭示混合态中Krylov复杂度在强-弱自发对称性破缺相变中的奇异行为。
2026-05-22 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Decoherence, Entanglement Negativity and Circuit Complexity for Open Quantum System
本文研究两类开放量子系统，对比复杂度、线性熵和纠缠负度的饱和时间，发现完全混合态下两类复杂度均饱和且饱和时间短于线性熵，Caldeira Leggett模型中线性熵与纠缠负度饱和时间同量级。
2022-10-17 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Weak Decoherence and Quantum Trajectory Graphs
本文将Griffiths的“量子纠缠”理论推广到弱退相干。退相干条件严重限制了由细粒度事件组成的历史的复杂性。
1995-06-19 quant-ph
Interplay between coherence and decoherence in LHCII photosynthetic complex
本文研究了绿色植物光合机构的主要组成部分光复合体LHCII中激子运输的动力学。的动态表现出强烈的相互作用的激子哈密顿介导的相干过程，和不相干的过程，由于与环境的相互作用。激子在单个单体上的扩散可以通过适当的离域测量来描述，该测量允许人们识别两个相关的时间尺度。最初位于一个发色团中的激子首先相干地传播到相邻的发色团。在这种初始的相干传播过程中，诸如纠缠之类的量子效应起了作用。随着消相干环境的影响发挥作用，相干性和消相干相互作用以产生有效和稳健的激子传输，在生理条件下发现的消相干水平下达到最大效率。我们分析了不同的可能的拓扑结构（单体，二聚体，三聚体，四聚体）的效率，并显示如何三聚体具有特殊的作用，在天线和导线配置。
2011-06-10 physics.bio-ph quant-ph
An ode to instantons
EPFL（洛桑联邦理工学院）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；INFN sezione di Roma（罗马国家核物理研究所）
本文提出了一种量子力学中半经典时间演化的形式化方法，通过识别不同时间域的鞍点来计算亚稳态衰变率。
2026-03-06 hep-th quant-ph
A First-principles Computational Framework for Quantum Decoherence in Complex Diamond Spin Environments
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Ajou University（亚洲大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Korean Research Institute of Standards and Science（韩国计量科学研究院）；Ulm University（乌尔姆大学）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
该研究开发了结合第一性原理计算与实验验证的框架，揭示金刚石缺陷环境对量子退相干的影响，为优化缺陷基量子材料的退相干提供预测方法。
2026-08-05 quant-ph
Efficient evaluation of decoherence rates in complex Josephson circuits
对约瑟夫森结量子比特的退相干特性进行了全面的分析。量子位是通量型的，由形成梯度计的两个大回路和一个小回路以及三个约瑟夫森结组成。计算了由两个不同的控制电路（一个耦合到小回路，一个耦合到大回路）引起的弛豫（T_1）和失相（T_∞）的贡献。我们使用一个完整的，定量的描述电感和电容的电路。包括两个杂散电容使得系统的量子力学建模为五维。我们开发了一个通用的Born-Oppenheimer近似，以减少计算中的有效维数。我们探索T_1和T_∞沿应用通量的空间中的最佳线;沿这条“S线”，我们看到显着的和迅速变化的退相干参数的贡献，主要是从电路耦合到大回路。
2005-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum-classical transition for an analog of double-slit experiment in complex collisions: Dynamical decoherence in quantum many-body systems
我们研究了双分子化学反应中顺时针和逆时针旋转的具有重叠共振的中间体复合物的相干叠加。这种复合物的衰变代表了著名的双缝实验的模拟。的干涉条纹消失的时间估计从启发式参数相关的指纹的混沌动力学的经典对应的相干旋转复杂。H+D $_2$化学反应的数值证实了这一估计的有效性。因此，我们证明了在没有外部噪声和耦合到环境中的高度激发的量子多体系统的时间行为的量子-经典转变。
2007-05-03 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
On the entropy of decoherence matrix for quantum walks
Gudder和Sorkin（2011）研究的退相干矩阵可以被认为是离散时间量子行走导致的从所有$n$长度路径对的集合到复数的映射。退相干矩阵是体现量子测度理论历史的退相干泛函之一。本文计算了退相干矩阵的冯诺伊曼熵。为此，我们使用的结果，退相干矩阵的本征系统可以表示为相应的相关随机游走。
2012-02-07 math.PR quant-ph
Scalable quantum computation based on quantum actuated nuclear-spin decoherence-free qubits
提出了一种基于量子驱动无退相干（DF）量子比特的可扩展量子计算体系结构。每个量子比特由核自旋对的DF子空间编码，并且具有长相干时间。选择金刚石中的氮空位中心作为量子驱动器，实现了量子比特的初始化、读出和通用控制，量子比特的有序度高于99%。它减少了经典接口的挑战，从控制和观察复杂的量子系统到简单的量子执行器。我们的方案也提供了一种新的方法来处理复杂的量子系统。
2016-12-27 quant-ph
Geometric decoherence in diffusive open quantum systems
基于一个通用的量子开放系统模型，我们通过定义一个复值几何相位来研究退相干的几何性质，该相位由描述非幺正、非循环和非绝热演化的随机纯态构成.对纯随机态的复几何相位进行系综平均，得到一个常规的几何相位和一个振幅因子。我们表明，由衰减振幅描述的退相干过程可以是一个几何量独立于系统的动力学。量子系统的几何相位由于其对动力学误差的鲁棒性可以作为量子门的理想实现，这是一个值得注意的事实，然而，在本文中，我们证明了，对于某些开放量子系统，一个理想的几何相位可能伴随着一个不需要的鲁棒几何退相干因子.研究了两个完全可解的模型，证明了退相干对于退相二能级模型是一个纯动力学效应，而在耗散二能级模型中退相干可以是一个几何过程.最后，我们表明，这种几何退相干效应可以消除的非微扰控制方案。
2019-12-10 quant-ph
Decoherence models and their effects on quantum maps and algorithms
在这项工作中，我们研究了几种模型的退相干，以及如何不同的量子映射和算法的反应时，他们的扰动。紧接着参考文献[1]，给出了任意大小的有限维希尔伯特空间中三种典型的单量子比特量子信道（去极化信道、相位阻尼信道和振幅阻尼信道）的推广，以及相位空间中其他类型的噪声。更具体地说，格罗弗的搜索算法的退相干的响应进行了分析，连同那些家庭的量子版本的混沌和定期的经典地图（面包师的地图和猫地图）。观察到量子映射对退相干的敏感程度与其相关经典对应物的动力学复杂程度之间的关系;导致一个明显的趋势，即反应越退相干，相关经典动力学就越复杂。
2005-04-27 quant-ph
Decoherence induced by a chaotic environment: A quantum walker with a complex coin
我们研究了混沌环境和规则环境下的退相干过程之间的差异。为此，我们分析了一个家庭的简单模型，其中包含定期和混乱的环境。在所有情况下，感兴趣的系统都是“量子步行者”，即可以在具有有限数量站点的晶格上移动的量子粒子。步行者与具有D维希尔伯特空间的环境交互。我们得到的结果表明，规则和混沌环境是不能区分彼此在一个（短）时间尺度t*，其尺度与环境的维数为t*~log（D）。然而，混沌环境在指数级更长的时间尺度上仍然有效，而常规环境往往更快达到饱和。我们提出了支持这一结论的数值和分析结果。我们考虑的混沌演化家族包括所谓的量子多面包师映射作为一种特殊情况。
2005-10-05 quant-ph
Decoherence and continuous measurements: Phenomenology and models
量子系统与环境（测量介质）相互作用引起的退相干可以唯象地表示为连续（或重复）的模糊量子测量。连续退相干（测量）下系统的动力学可以用复哈密顿薛定谔方程、某种类型的随机薛定谔方程或（非选择性地）Lindblad主方程来描述。借助受限路径积分的动力学公式表明，被测系统的动力学仅取决于环境中记录的信息。借助于复哈密顿薛定谔方程，我们证明了以降低跃迁几率（弱芝诺效应）为代价，监测量子跃迁是可能的。对能级跃迁的监测可以通过对系统的一长串短的弱观测来实现，从而产生可控的慢退相干。
1998-12-28 quant-ph
Decoherence and the theory of continuous quantum measurements
量子系统的退相干（然后开始显示经典特征）是系统与环境相互作用的结果，并且在连续量子测量理论（CQM）的框架中得到了很好的描述。回顾了CQM理论的各种方法，并详细讨论了基于有效复哈密顿量的方法。有效的复哈密顿量是从限制路径积分推导出来的，它强调了信息在被测系统动力学中的作用。利用复哈密顿量分析了二能级系统能量的CQM。这种测量被证明是能够监测的量子跃迁，和监测的背效应的跃迁的概率进行了分析。实现这种类型的测量系统的一个长系列的软观测。
1998-12-26 quant-ph
On the Complexity of Finding Decoherence Free Subspaces
Center for Quantum Information and Control, University of New Mexico（新墨西哥大学量子信息与控制中心）；Department of Physics and Astronomy, University of New Mexico（新墨西哥大学物理与天文学系）
本文研究开放量子系统是否存在无退相干子空间的判定复杂性，通过引入k-局域Lindbladian问题，证明当k≥5时该问题对QMA困难，表明此判定对量子计算也难解。
2026-09-23 cs.CC math-ph math.MP
Decoherence-assisted transport in quantum networks
结果表明，在一个均匀的全连接量子网络的能量转移是由一个与环境自旋的消相干相互作用。传递概率的解析表达式得到的零温度的情况下，和效果示出在生理温度下持续。这个模型的消相干辅助能量转移的芬纳-马修斯-奥尔森复杂。
2014-01-26 quant-ph
Anomalous lack of decoherence of the Macroscopic Quantum Superpositions based on phase-covariant Quantum Cloning
我们发现，所有基于相位协变量子克隆的宏观量子叠加（MQS）的特征在于对去相干过程具有异常高的弹性。该分析支持最近的MQS实验的结果，并导致构思一个有用的猜想，关于实现复杂的消相干的量子信息，如量子计算机的结构。
2009-09-03 quant-ph
Quantum algorithms for escaping from saddle points
Institute for Interdisciplinary Information Sciences, Tsinghua University（清华大学交叉信息研究院）；Department of Mathematics and Joint Center for Quantum Information and Computer Science, University of Maryland（马里兰大学数学系及量子信息与计算机科学联合中心）；Center on Frontiers of Computing Studies, Peking University（北京大学计算前沿研究中心）；Center for Theoretical Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院理论物理中心）；Department of Computer Science and Joint Center for Quantum Information and Computer Science, University of Maryland（马里兰大学计算机科学系及量子信息与计算机科学联合中心）
我们开始研究具有可证明保证的逃离鞍点的量子算法。给定一个函数$f\colon\mathbb{R}^{n}\to\mathbb{R}$，我们的量子算法使用对量子评估oracle的$\tilde{O}(\log^{2} (n)/ε^{1.75})$查询输出一个$ε$近似二阶稳定点（即，零阶Oracle）。与Jin等人提出的经典最新算法相比，使用$\tilde{O}(\log^{6} (n)/ε^{1.75})$查询梯度预言（即，一阶预言机），我们的量子算法在$\log n$方面多项式更好，并且在$1/ε$方面与其复杂度相匹配。从技术上讲，我们的主要贡献是通过模拟量子波动方程来取代梯度下降方法中的经典扰动，这构成了对量子查询复杂度的改进，其中包含用于逃离鞍点的$\log n$因子。我们还展示了如何使用量子梯度计算算法，由于约旦取代经典的梯度查询量子评估查询具有相同的复杂性。最后，我们还进行了数值实验，支持我们的理论研究结果。
2021-08-19 cs.DS cs.LG math.OC
Antiresonances as precursors of decoherence
我们发现，在存在一个复杂的频谱，反共振作为一个前兆，使交叉到一个完全消相干运输，甚至在一个单一的哈密顿描述的移相。这种一般情况下，在这里说明了一个量子点耦合到一个混沌腔包含一个有限的，但大量的状态，使用哈密顿公式。对于弱耦合到一个混沌腔与足够密集的频谱，随后的复杂结构的共振和反共振导致相位随机化下粗粒化的能量。这种相不稳定性和粗粒化是产生退相干和不可逆性的机制的成分。对于目前的简单模型，人们发现一个电导，这与通过在Landauer-Buettiker图像中添加虚构的电压探针获得的电导相一致。这揭示了新的光的微观机制，产生相位波动诱导退相干。
2005-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
The quantum adiabatic search with decoherence in the instantaneous energy eigenbasis
在Phys.Rev.A { \bf 71}，060312（R）（2005）中，检查了局部绝热量子搜索对搜索哈密顿量的瞬时本征基中的退相干的鲁棒性。我们扩大这一分析，包括全球绝热量子搜索的情况下。在局部搜索的情况下，全局搜索的渐近时间复杂度与理想封闭情况相同，只要存在哈密顿动力学。在纯退相干的情况下，其中的环境监测的搜索哈密顿量，我们发现，全球量子绝热搜索的时间复杂度的规模像$N^{3/2}$，其中$N$是列表长度。此外，我们扩展的分析，包括成功概率$p<1$和证明边界上的运行时间与相同的缩放条件的$p\to 1$限制。我们补充的分析结果，通过数值模拟的全球和本地搜索。
2005-10-20 quant-ph
Steady-State Coherences under Partial Collective non-Markovian Decoherence
Dalian Minzu University（大连民族大学）；Ocean University of China（中国海洋大学）；University of Toronto（多伦多大学）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯基克科学基金会）
研究部分集体非马尔可夫衰减对稳态共轭的影响，揭示其复杂行为并提供评估近似方法的基准。
2026-02-24 quant-ph
Physics-informed neural networks for solving saddle-point equations in strong-field physics with tailored fields
University College London（伦敦大学学院）
本文提出了一种无监督的物理信息神经网络，用于求解强场近似下直接阈值电离的鞍点方程，通过定制驱动场验证了求解器的可靠性，并展示了神经网络在处理复杂电离事件中的优势。
2026-03-18 physics.atom-ph physics.comp-ph quant-ph
Probing decoherence through Fano resonances
我们研究了退相干对波通过共振散射结构时的Fano共振的影响。我们发现，法诺不对称参数q如下，作为退相干的强度的函数，轨迹在复杂的平面上，揭示了详细的信息的基础退相干过程。耗散和幺正失相导致明显不同的轨迹。我们的预测成功地测试对微波实验，使用不同的吸收系数的金属腔和以前发表的数据通过量子点的运输。这些结果开辟了新的可能性，研究退相干的影响，在广泛的物理系统中，法诺共振存在。
2010-07-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Einselection from incompatible decoherence channels
量子系统与未受监控的环境的纠缠的退相干是迄今为止对量子世界出现经典图像的最令人信服的解释。虽然这是一个单一的Lindblad运营商很好地理解，在一个复杂系统环境相互作用的einselection过程中的作用仍有待澄清。在本文中，我们分析了一个开放的量子动力学启发的CQED实验与两个非对易Lindblad运营商建模退相干的数量基础和耗散退相干的相干态基础。我们使用量子轨道和相空间技术来研究和解决这个问题。数值研究了在给定能量下寻找使某些纠缠见证的变化最小的态的选择优化问题。我们发现，Fock状态仍然是最强大的状态，退相干到一个临界耦合。
2020-04-09 quant-ph
Spin decoherence in VOPc@graphene nanoribbon complexes
本研究利用DFT和cluster correlation expansion方法模拟VOPc@GNR复合物中的自旋退相干，发现退相干时间$T_2$具有各向异性且仅由氢核自旋决定，特定磁场可抑制ESEEM效应。
2023-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
The imaginary part of the high-harmonic cutoff
高次谐波产生--由强激光场驱动的原子电子电离和随后的复合而发射高频辐射--被广泛理解为使用准经典轨迹形式主义，从鞍点近似导出，其中每个鞍点对应于一个复值轨迹，其复合有助于谐波发射。然而，将这些鞍点分类为单个量子轨道仍然是形式主义的高摩擦部分。在这里，我们提出了一个计划来分类这些轨迹，基于自然识别的（复杂的）时间，对应于谐波截止。这种识别也为截止能量提供了一个自然的复值，其虚部控制着在截止处相遇的量子轨道之间的量子路径干涉的强度。我们的建设提供了一个有效的方法来评估的位置和亮度的截止广泛的一类驱动器波形通过求解一个单一的鞍点方程。它也使我们能够探索复杂的拓扑结构的黎曼曲面所形成的量子轨道诱导的非平凡的波形。
2020-07-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
