开放谐波链:精确动力学与全局和局部简化动力学的对比

在以下研究中,该团队探讨了由三个耦合谐振子组成的量子链的耗散时间演化,其中第一个和第三个谐振子与两个处于不同温度平衡态的独立热浴进行弱二次相互作用。由于总哈密顿量的二次形式,复合系统的幺正动力学在形式上可以解析求解,并定义了一组单参数高斯映射,这使得该团队能够数值求解链的精确动力学。根据Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad(GKSL)开放量子系统方法,研究人员可以对相互作用或非相互作用的链哈密顿量进行旋转波近似,并分别推导出所谓的全局和局部主方程。随后,可以将这些不同主方程的解与精确解进行比较,可能根据系统不同的时间尺度对这两种方法进行区分。该团队推导了两种方法下开放链量子动力学的稳态,并展示了它们之间保真度随谐振子间耦合的变化行为,揭示了存在一个与温度相关的临界谐振子间耦合强度,该强度决定了每种方法的有效范围。当新发现的耦合强度小于该临界值时,局部方法优于全局方法;而当谐振子间耦合强度较大时,全局方法则是对精确演化的更好近似。这一临界谐振子间耦合强度取决于两个热浴的温度,因此温度在决定最佳近似开放动力学中起着关键作用。

量科快讯