截断 Wigner 近似下的微扰理论揭示系统-环境纠缠形成如何驱动量子退相干
量子物理
2022-10-19 v1 化学物理
摘要
量子退相干是离散量子系统内简单相位关系因与环境相互作用而消失的现象。对许多应用而言，问题未必在于如何避免（不可避免的）系统-环境相互作用，而在于如何设计即便在此类相互作用下仍能最优保持系统相位关系的环境。系统-环境纠缠的形成是退相干的主要驱动机制，对此过程的详细理解可为指导最优相干保持策略提供信息。这需要可扩展、灵活且可系统性改进的量子动力学方法，以保留关于环境纠缠性质的详细信息，然而极少有当前方法提供这一特性组合。在此，我们通过引入一个理论框架来满足这一需求：将截断 Wigner 近似与标准含时微扰理论相结合，从而能够在组合的系统-环境 Hilbert 空间中计算算符的期望值。我们将其应用于代表量子比特与简单供体-受体系统的自旋-玻色子模型，展示了该框架的效用。对于此模型，我们的框架提供了对期望值微扰贡献的解析描述。我们监测了零温下量子退相干如何伴随与各个环境自由度的纠缠形成。基于这一纠缠行为，我们发现选择性抑制低频环境模式对缓解量子退相干尤为有效。
引用
@article{arxiv.2206.11306,
title = {Perturbation theory under the truncated Wigner approximation reveals how system-environment entanglement formation drives quantum decoherence},
author = {Justin Provazza and Roel Tempelaar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.11306},
year = {2022}
}