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非马尔可夫开放系统的量子回归理论与响应函数高效计算

量子物理 2025-10-08 v1

摘要

线性响应函数是物理学中的核心概念,能够高效估计许多动力学属性。除了在不重新模拟系统的情况下预测观测在扰动下的动力学行为外,这些响应函数还导致电导率、磁感应率、介电常数等。估计两时相关函数是测量线性响应函数的关键要素。然而,对于开放量子系统,通过量子玻尔赫方程模拟简化密度算子仅产生\emph{单点}可观测量,对于此任务不够。本文发展了一种无记忆、仅作用于系统的两点相关性表述,扩展了标准量子回归定理 (QRT) 超越马尔可夫极限。我们进一步纳入浴的谱特性,将响应函数中的时间传播子表示为 Lindblad 形式的无记忆生成器。 resulting expressions 将总响应函数重构为由时变哈密顿量和 Lindblad 原语生成的演化,以及更具挑战性的对易子和反对易子的传播。在推导新 QRT 的基础上,我们呈现这些原语的量子算法,并获得一种两时相关性的估计器,其在系统维度上按对数多项式比例,在目标精度 ϵ\epsilon 上的比例为 1/ϵ1.251/\epsilon^{1.25}。该框架消除了分离 (Born-Markov) 假设,为从开放量子系统计算无平衡性质提供了一条高效路径。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.05472,
  title  = {Quantum Regression Theory and Efficient Computation of Response Functions for Non-Markovian Open Systems},
  author = {Xiantao Li and Chunhao Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.05472},
  year   = {2025}
}