开放多体系统中的热化与KMS细致平衡

从系统-环境弱相互作用的微观描述出发，我们基于第一性原理推导出一个不依赖于众所周知的旋转波近似的量子主方程。这包括具有极小能隙的通用多体系统，其能隙之小使得该近似无法使用。该方程满足一种称为KMS的广义细致平衡形式，这确保了精确收敛到多体吉布斯态。与更常见的GNS细致平衡概念不同，此概念与旋转波近似的缺失是相容的。我们证明，由此产生的Lindbladian动力学不仅能在系统哈密顿量发生微小重整化的情况下重现热平衡点，而且还能以随时间至多线性增长的误差来近似真实的系统演化，这比先前的估计有了指数级的改进。该主方程具有准局域的跃迁算符，可以在量子计算机上高效模拟，并在粗粒化时间远大于最小频率差倒数的极限下退化为通常的Davies动力学。借此，我们为与开放量子系统和量子算法都相关的多体热化提供了一个严格的模型。