有效哈密顿量理论：开放量子系统平衡态的一种近似

我们扩展并基准测试了近期发展的有效哈密顿量（EFFH）方法[PRX Quantum $\bf{4}$, 020307 (2023)]，将其作为量子系统与热浴强耦合时平衡态（“平均力吉布斯态”）的近似。EFFH方法是一种近似框架。通过反应坐标映射、极化子变换和受控截断的组合，它将系统-浴耦合参数印入系统的哈密顿量中。首先，我们发展了$\textit{变分}$ EFFH技术。在该方法中，系统参数同时被系统-浴耦合参数（如原EFFH方法）和浴温度重整化。其次，采用广义自旋-玻色子模型，我们将EFFH处理得到的平衡态与数值精确模拟进行基准比对，使用布朗谱函数对极化与相干性均展示出良好一致。第三，我们将（常规与变分）EFFH方法与熟悉的（常规与变分）极化子处理进行对比。我们表明两种方法预测的平衡态结构相似，但EFFH方法具有计算更简单和闭式解析结果的优势。总体而言，我们认为对于与系统频率相当的温度，EFFH方法在全系统-浴耦合范围（从极弱到极强）内均为平均力吉布斯态提供了良好近似。