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弱耦合于热浴的系统中林德布拉德描述的基本局限

量子物理 2022-04-06 v4 介观与纳米尺度物理 统计力学

摘要

文献中非常常见的是写下林德布拉德形式的马尔可夫量子主方程,用以描述具有多个自由度且弱连接于多个热浴的系统,这些热浴一般可处于不同温度和化学势。然而,微观导出的、至系统-热浴耦合最低阶的量子主方程属于所谓的雷德菲尔德形式,已知其在大多数情况下不能保持完全正性。需要对雷德菲尔德方程作进一步近似才能获得林德布拉德形式。我们提出了对雷德菲尔德方程作任何进一步近似时的一些基本要求,若违背这些要求,会导致物理上不一致,例如能量本征基中最低阶布居与相干的不准确、热化被破坏、非平衡稳态(NESS)下局域守恒律被破坏。我们认为,据我们所知,文献中现有的所有弱系统-热浴耦合林德布拉德描述都会普遍违背上述条件之一或多项。作为例子,我们研究了最近导出的通用林德布拉德方程(ULE),并利用这些条件表明,由于能量本征基中相干不准确但布居准确,其局域守恒律遭到破坏。最后,我们在一个相互作用的开放量子自旋系统中以数值方式例证了我们的解析结果。

关键词

引用

@article{arxiv.2105.12091,
  title  = {Fundamental limitations in Lindblad descriptions of systems weakly coupled to baths},
  author = {Devashish Tupkary and Abhishek Dhar and Manas Kulkarni and Archak Purkayastha},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2105.12091},
  year   = {2022}
}

备注

'Fundamental pathologies' in title has been changed to 'Fundamental limitations'