Endurance of Quantum Coherence in Born-Markov Open Quantum Systems
量子相干性是多粒子干涉和纠缠等基本现象背后的物理性质,它已成为建立现代技术的宝贵资源。一般来说,量子相干性最突出的对手是相关动力学系统与其环境相互作用产生的噪声。然而,在某些条件下,噪声的存在可能会驱使量子和经典系统忍受有趣的非平凡效应。沿着这些思路,我们在这里从理论和实验上证明,当两个不可区分的粒子通过受噪声影响的量子网络共同传播时,系统总是演变成一个稳定状态,其中某些可分离状态之间的相干性永远占上风。此外,我们表明,相同的稳定状态与幸存的量子相干性达到无关的配置,其中颗粒制备。
2017-09-13 quant-ph
Quantum current noise from a Born-Markov master equation
我们提出了一种计算主方程的Born-Markov近似内的非对称量子电流噪声的形式。该方法特别适用于求解超导单电子晶体管(SSET)等介观器件中量子输运的电流噪声。作为该方法的一个例子,我们得到了明确的结果的双约瑟夫森准粒子(DJQP)共振在SSET。我们的计算揭示了电流噪声中的不对称性,并澄清了高频下的行为。我们的研究结果是一致的,最近的测量电流噪声频谱的不对称性。
2012-08-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
The linewidth of a non-Markovian atom laser
本文对单模原子激光器进行了包括泵浦和输出耦合的全量子力学处理。通过忽略原子-原子相互作用,我们已经解决了这个模型,而无需进行Born-Markov近似。我们发现实质上更少的增益窄化比预测下的近似。
1999-01-27 quant-ph
Dynamics of two interacting dipolar two-level systems in a multi-mode electromagnetic cavity: sudden death and revival of the entanglement within the Born-Markov approximation
École Normale Supérieure Paris-Saclay(巴黎萨克雷高等师范学院);The University of Tokyo(东京大学)
研究多模电磁腔中两个相互作用的偶极二能级系统,借助玻恩 - 马尔可夫近似,找到系统密度矩阵表达式,推导稳态并发度,计算并发度时间演化,观察到突然死亡和复苏现象,还推导了XXZ耦合的相关方程和并发度。
2026-07-23 quant-ph
Validity of Born-Markov master equations for single and two-qubit systems
迫切需要可靠的模拟工具来匹配控制定制量子设备所需的极端精度,这突出了理解开放量子系统及其建模的重要性。为此,我们在这里比较常用的Redfield和Lindblad主方程对数值精确的结果的情况下,一个和两个谐振量子位横向耦合在一个点的德鲁德切欧姆浴。所有的相关参数都在很宽的范围内变化,这使我们能够详细预测弱耦合方法的有效性和物理意义上的适用性。我们通过比较系统演化超算子的最大差与数值精确结果来表征近似方法的准确性。在优化近似模型的参数以使差异最小化之后,我们还探索了弱耦合方程是否以及在多大程度上可以至少作为唯象模型来应用。优化可能会导致实验数据的准确再现,但我们的结果是很重要的估计提取的参数值,如浴温度的可靠性。我们的研究结果为通常的Born-Markov主方程的有效性范围设定了一般准则,并表明它们无法在令人惊讶的广泛参数范围内准确描述物理学,特别是在低温下。由于量子技术设备在那里运行,它们的精确建模需要仔细选择方法。
2020-11-10 quant-ph
Finite-time Landau-Zener processes and counter-diabatic driving in open systems: beyond Born, Markov and Rotating-wave approximations
我们研究了由二能级量子系统模拟的Landau-Zener过程,其有限的偏置能量随时间变化,并且在零温度下存在单个加宽腔模。通过将层次方程方法应用于Landau-Zener问题,我们计算研究了绝热态在没有Born、Markov、行波或其它微扰近似下的生存保真度.通过这种处理,也可以研究具有非常强的系统-浴耦合的情况。与以前的研究不同的是,与瞬时绝热状态相比,时间演化状态的保真度表现出非单调依赖于系统浴耦合和扫描速率的偏压。然后,我们考虑施加反非绝热驱动场的效果,这被发现是有用的,只有足够短的朗道-齐纳过程中提高保真度。精确的数值计算结果表明,不同的反非绝热驱动场对环境影响的鲁棒性有很大差异。最后,通过一个例子,我们讨论了引入动态退耦场以消除环境退相干效应的可能性,同时保留了反非绝热场的积极作用。我们的工作表明,有限时间的朗道-齐纳过程与反非绝热驱动提供了一个富有成效的试验台,以了解受控绝热过程中的开放系统。
2015-11-24 quant-ph
Non-Markovian dynamics in pulsed and continuous wave atom lasers
研究了基于双光子喇曼跃迁的连续输出耦合原子激光器的动力学特性。利用无时间卷积投影算符技术,导出了脉冲和连续波原子激光器的量子主方程。在脉冲原子激光器的情况下,无时间卷积投影算子技术的功率通过与精确解的比较被证明。结果表明,在一个中间耦合制度的Born-Markov近似失败,该算法的结果同意的精确解。为了研究连续波原子激光器的动力学,模型中考虑了泵浦机制。而泵机制内的Born-Markov近似处理,输出耦合导致非马尔可夫效应。无时间卷积投影算子技术得到的主方程的解在玻色-爱因斯坦凝聚体的占据数中表现出强烈的振荡。这些振荡可以追溯到量子干涉,这是由于非马尔可夫动力学和作为大质量粒子的色散关系的结果,在时间上缓慢衰减。
1999-06-29 quant-ph
Beyond the Born-Markov approximation: dissipative dynamics of a single qubit
我们提出了一种基于短迭代Lanczos和精确对角化方法相结合的数值方法,适用于模拟单个量子比特与环境相互作用的约化密度矩阵的时间演化。通过选择模式离散化方法和灵活的浴态截断方案,我们能够包括在物理描述多激发过程,超越弱耦合和马尔可夫近似。我们应用我们的技术模拟三个不同的模型哈密顿量,这是相关的绝热量子计算领域。我们将我们的结果与广泛使用的Lindblad主方程的基础上获得的结果进行比较,以及与众所周知的精确和近似的方法。我们表明,我们的方法是能够恢复量子位浴系统的热力学行为,超越Born-Markov近似。最后,我们表明,即使在绝热量子退火的情况下,一个单一的量子位浴可以是有益的,在达到约化系统基态。
2018-09-26 physics.comp-ph quant-ph
Energy transfer in structured and unstructured environments: master equations beyond the Born-Markov approximations
我们探讨激子能量转移动力学的分子二聚体系统耦合到结构化和非结构化的振荡器环境。本文推广了[J. Iles-Smith,N. Lambert和A. Nazir,Phys.Rev.A90,032114(2014)],我们超越了常用的Born-Markov近似,以纳入系统-环境相关性和由此产生的非马尔可夫动力学效应。我们得到的能量传递动力学的欠阻尼和过阻尼振荡器的环境,是在很宽的参数范围内的数值层次运动方程完全一致。此外,我们表明,Zusman方程,这可能是在反应坐标模型的半经典极限,往往无法描述正确的动力学行为。这表明,当玻恩-马尔可夫近似不再成立时,有必要适当地考虑系统与其环境之间产生的量子相关性。最后,我们应用反应坐标形式主义的结构化环境的情况下,包括欠阻尼(即尖锐的峰值)和过阻尼(宽)组件同时。我们发现,虽然增强的二聚体能量转移率时,可以得到一个非结构化的环境相比,其幅度是相当敏感的二聚体峰值共振条件和相对强度的欠阻尼和过阻尼的贡献。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Qubit reset beyond the Born-Markov approximation: optimal driving to overcome polaron formation
School of Physics, Trinity College Dublin(都柏林三一学院物理学院);Trinity Quantum Alliance(三一量子联盟)
本文通过最优驱动方法超越Born-Markov近似,克服极化子形成的限制,提升量子比特重置的保真度和速度。
2026-03-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Effects of relative phase and interactions on atom-laser outcoupling from a double-well Bose-Einstein condensate: Markovian and non-Markovian dynamics
我们调查方面的动力学的连续原子激光计划的基础上合并独立形成的原子凝聚。我们的理论分析涵盖了马尔可夫以及非马尔可夫操作制度,是基于半经典(平均场)的双模模型。讨论了两种凝聚体之间的相对相位的作用以及原子间相互作用对囚禁粒子数的演化和耦合原子分布的影响。
2007-11-23 cond-mat.other quant-ph
Relativistic theory of the above-threshold multiphoton ionization of hydrogen-like atoms in the ultrastrong laser fields
发展了类氢原子在超强辐射场中阈上电离的相对论理论,考虑了连续谱中光电子诱导的再散射。结果表明,在Keldysh-Faisal-Reiss近似范围内,即使在库仑场玻恩近似下,后者对多光子电离几率的贡献也是ATI几率的量级。
1999-11-16 quant-ph
Pointer States in the Born-Markov approximation
本文在Born-Markov近似下结合群论与开放量子系统方法推导指针态方程,揭示其与相干态的差异,并给出自旋-1系统的显式指针态。
2023-02-10 math-ph math.MP 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
Steady-State Statistical Modeling of Digitally Stabilized Laser Frequency with Markov-State Feedback
Lightmatter Inc.(Lightmatter公司)
本文提出一种基于马尔可夫状态的离散时间框架,用于建模数字激光频率锁中的量化执行器演化,通过频率鉴别器响应、噪声统计和数字控制逻辑确定状态转移概率,提供稳态执行器和锁定激光频率分布的直接解法,适用于分析和优化集成光子系统中的数字稳定激光。
2026-04-08 physics.optics quant-ph
Non-Markovian dynamics in atom-laser outcoupling from a double-well Bose-Einstein condensate
我们研究了基于独立形成的原子凝聚体合并的连续原子激光的动力学。在第一次尝试了解系统的动力学,我们考虑两个独立的细长的玻色-爱因斯坦凝聚体,相互接近,并专注于中间的陷阱间的距离,使一个双模模型是合理的。在平均场论的框架下,我们讨论了准稳态的陷阱布居以及耦合原子的能量分布。
2007-05-11 cond-mat.other quant-ph
Enhanced quantum synchronization of a driven qubit under non-Markovian dynamics
本文研究非马尔可夫耗散环境下激光驱动量子比特的量子相位同步,通过移位相位分布和 Arnold 舌量化同步,证明非马尔可夫性可增强长时间相位局域化与同步。
2024-02-22 quant-ph
Heisenberg-Langevin vs. quantum master equation
量子主方程是研究量子开放系统的重要工具。它通常是在一组近似下导出的,其中主要是玻恩(因子分解)和马尔可夫(忽略记忆效应)近似。本文研究了一个谐振子与一群具有Drude-Ohmic谱密度的振子耦合的量子布朗运动的典范模型。我们得到了Heisenberg-Langevin方程的解析解\emph{exact},并利用它研究了渐近定态下的关联函数.我们比较的\emph{exact}相关函数的渐近长时间限制与量子主方程在玻恩近似\emph{with and without}马尔可夫近似。在后一种情况下,我们实现了一个系统的衍生物的扩展,产生的\emph{exact}渐近极限下的因式分解近似\emph{only}。我们发现,可能是显着的差异时,浴$Λ$的带宽远大于系统的典型规模。我们研究了Born近似下的\emph{exact}相互作用能,发现它对$Λ$的依赖性类似于Born近似下量子主方程精确解与精确解之间的\emph{discrepancy}.我们量化制度的有效性的量子主方程在玻恩近似与或不马尔可夫近似的系统的弛豫速率$γ$,其\emph{unrenormalized}自然频率$Ω$和$Λ$:$γ/Ω\ll 1$和\emph{also} $γΛ/Ω^2 \ll 1$。玻恩近似的可靠性进行了讨论的背景下,最近的实验设置和更一般的环境。
2017-12-07 cond-mat.other quant-ph
Non-Markovian qubit dynamics in the presence of 1/f noise
在最低阶玻恩近似下,我们计算了存在1/f噪声时单个量子比特的精确动力学,而不进行任何马尔可夫近似。我们表明,非马尔可夫量子比特的时间演化表现出不对称性和殴打,不能在马尔可夫理论解释。目前的1/f噪声理论是相关的自旋和超导量子比特实现在固态设备中,1/f噪声是无处不在的。
2009-03-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fresh study of simultaneous electron-photon excitation of a Hydrogen atom based on Bethe-Born approximation
本文采用二阶含时微扰理论与Bethe-Born近似,计算不同激光几何构型下氢原子S-S及S-D跃迁的电子-光子同时激发截面。
2023-04-22 physics.atom-ph quant-ph
Modeling Quantum Noise in Nanolasers using Markov Chains
Technical University of Denmark(丹麦技术大学);NanoPhoton - Center for Nanophotonics, Technical University of Denmark(丹麦技术大学纳米光子中心);Université Côte d’Azur(蔚蓝海岸大学);CNRS, Institut de Physique de Nice(法国国家科学研究中心尼斯物理研究所)
本文提出通过简单速率方程和离散光子数假设,建立纳米激光器量子噪声模型,推导其从开放量子系统主方程,并比较不同方法,发现马尔可夫链模型在排除集体发射效应时更准确。
2026-03-16 physics.optics quant-ph
Laser driven atoms in half-cavities
在一维模型的框架下,研究了二能级原子在半腔(即一镜腔)中的自发辐射和共振荧光行为。所考虑的系统对应于最近进行的实验的设置[J.Reinner \textit{et. al.},Nature \textbf{413},495(2001)],其中揭示了镜子对发荧光的单个原子的影响。在目前的工作中,特别注意的是支付给一个政权的大原子镜距离的内在记忆效应不能被忽视了。这是通过延迟微分方程的帮助下完成的,对于小的原子镜距离,马尔可夫极限与有效的能级位移和衰变率导致自发衰变的增强或抑制的现象。几个功能恢复超出了有效的马尔可夫治疗,出现在实验中可访问的数量,如强度或发射光谱的散射光。
2002-03-29 quant-ph
Exact Born Approximation for the Spin-Boson Model
在最低阶玻恩近似下,我们给出了自旋玻色子模型在欧姆区的时间动力学的精确计算。我们观察到非马尔可夫效应在零温度下,规模与系统浴耦合强度,并导致定性的变化,在中间时间的振荡周期的顺序的相干性的演变。这些变化可能会显著影响这些系统作为量子比特的性能。在有偏的情况下,我们发现在这些中间时间,其衰减率由$\sqrtα$,其中$α$是耦合强度的环境设置的相干性的即时损失。这些计算表明,精确的实验测试可以证实或反驳自旋玻色子模型在各种系统中的有效性。
2003-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Weak-coupling limits of the quantum Langevin equation for an oscillator
本文研究谐振子量子朗之万方程在实施Born-Markov式近似后的弱耦合极限,并评述旋转波近似,揭示强耦合模型在弱耦合近似下的行为。
2024-07-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Light-matter quantum dynamics of complex laser-driven systems
我们提出了一种新的通用近似变换和简化描述的一个复杂的全量子化系统描述的相互作用的光和物质。该方法有一些相似之处,依赖于时间的玻恩-奥本海默的方法:我们认为量子描述的光,而不是核,并遵循类似的分离程序。我们的近似允许获得一个光激发物质和“打扮”光参数连接的解耦系统。有了这些方程,我们研究了作为量子态的强光如何受到相互作用物质的反作用的影响。我们讨论和论证了在相互作用过程中产生光模纠缠和非经典光的可能性。
2021-06-29 physics.chem-ph quant-ph
Born approximation for scattering of wave packets on atoms. I. Theoretical background for scattering of a wave packet on a potential field
携带非零轨道角动量的激光光子是已知的,并且在过去二十年中被利用。最近,实验证明,这种(扭曲)电子可以产生,甚至可以聚焦到亚纳米尺度。因此,扭曲电子作为原子物理学的一个新工具而出现。扭转电子的态可以看作是平面波的一个特定的波包。本文研究非相对论快粒子波包在势场中的弹性散射。我们得到了一些简单方便的公式,在这样的散射事件。推导出的方程代表,事实上,推广的情况下,有限的大小和初始包的不均匀性时,著名的玻恩近似应考虑。为了说明所得到的结果,我们考虑两个简单的模型对应的高斯波包上的高斯势和氢原子的散射。扭转电子在原子上的散射将在下一篇论文中讨论。
2015-07-31 physics.atom-ph quant-ph
Rigorous Born Approximation and beyond for the Spin-Boson Model
在最低阶玻恩近似下,我们给出了自旋玻色子模型在欧姆态下的时间动力学的精确计算。我们观察到非马尔可夫效应在零温度下,规模与系统浴耦合强度,并导致定性的变化,在中间时间的振荡周期的顺序的相干性的演变。这些变化可能会显著影响这些系统作为量子比特的性能。在有偏的情况下,我们发现在这些中间时间,其衰减率由$\sqrtα$,其中$α$是耦合强度的环境设置的相干性的即时损失。我们还探讨了下一阶玻恩近似的计算:我们表明,在非常大的计算复杂性的代价,有趣的物理量可以严格计算在四阶使用计算机代数,完全在一个附带的Mathematica文件。计算了系统密度矩阵长时间行为的$O(α)$修正,其结果与$α$中平衡态的约化密度矩阵相同.所有这些计算都表明了精确的实验测试,可以证实或反驳自旋玻色子模型在各种系统中的有效性。
2004-05-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Self-consistent dynamical maps for open quantum systems
本文提出NCA和NCA-Markov动力学映射,以自洽的non-crossing approximation替代Born近似,在适度数值代价下捕捉开放量子系统的非微扰环境效应,并在零温spin-boson模型中验证了其强耦合下的定性与定量优势。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
A correlated-polaron electronic propagator: open electronic dynamics beyond the Born-Oppenheimer approximation
在这项工作中,我们发展了一个理论的相关多电子动力学打扮的存在下,一个有限温度的谐波浴。该理论是基于从头算哈密顿量,因此定义良好,除了任何唯象选择集体基态或电子耦合模型。运动方程包括一些浴效应非微扰,并可以用来模拟线形状超越马尔可夫近似和开放的电子动力学,这是最近重新感兴趣的主题。能量的转换和传输主要取决于电子-电子耦合与电解质-电子耦合的比率,如果使用多电子态的唯象基础来开发电子运动运动方程,则该比率是拟合参数。由于目前的工作不呼吁任何这样的基础,它避免了这种模糊性。新理论产生了超越绝热玻恩-奥本海默态的细节水平,但与玻恩-奥本海默方法一样具有成本缩放。在发展这个模型的同时,我们还首次将无时间卷积微扰理论应用于关联分子激发。共振响应特性的形式给出了没有唯象参数。示例传播与发展的代码给出了展示在开放系统中的吸收光谱,振动结构和衰减的电子相关的治疗。
2012-10-02 cond-mat.other physics.chem-ph quant-ph