量子布朗运动的精确主方程及其对动量依赖的系统-环境耦合的推广
量子物理
2023-01-20 v1
摘要
在本文中，我们将量子布朗运动推广到包含动量依赖的系统-环境耦合。常规的 QBM 模型对应于空间情形 。推广的 QBM 更为复杂，但这一推广是必要的。这是因为系统与环境之间的粒子跃迁和成对产生代表了两种非常不同的物理过程，通常不可能具有相同的耦合强度。因此，在经典层面上定义良好的常规 QBM 模型在真实量子物理世界中很难实现。我们讨论了推广的 QBM 在不同物理系统中的物理实现，并推导了其在初始解耦态和初始关联态下的精确主方程。常规 QBM 模型的 Hu-Paz-Zhang 主方程作为一个特例被重现。我们发现，在迹掉所有环境态后重整化的布朗粒子哈密顿量自然诱导出一个动量依赖的势，这也表明了在 QBM 哈密顿量中包含动量依赖耦合的必要性。在 Hu-Paz-Zhang 主方程中，这样的重整化势被错误放置，以至于正确的重整化哈密顿量一直未被找到。借助对初始解耦态和初始关联态均适用的精确主方程，关于初始突变（这是 Hu-Paz-Zhang 主方程中一个长期存在的问题）的议题也被重新审视。我们发现，所谓的“初始突变”——曾被认为是由于使用初始解耦的系统-环境态所导致的人为效应——与初始解耦态无关。推广 QBM 的新的精确主方程在光子量子计算方面也具有潜在应用。
引用
@article{arxiv.2204.09965,
title = {Exact Master Equation for Quantum Brownian Motion with Generalization to Momentum-Dependent System-Environment Couplings},
author = {Yu-Wei Huang and Wei-Min Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.09965},
year = {2023}
}