مقاله یکسان سازی مدل های برخوردی و روش متروپولیس مونت کارلو: الگوریتم هایی برای دینامیک سیستم های کوانتومی باز

چکیده

Classical systems placed in contact with a thermal bath will inevitably equilibrate to a thermal state at the bath temperature. The same is not generally true for open quantum systems, which place additional conditions on the structure of the bath and system-bath interaction if thermalization is to occur. Collisional models, or repeated interaction schemes, are a category of microscopic open quantum system models that have seen growing use in studying quantum thermalization, in which the bath is modeled as a large ensemble of identical ancilla systems that sequentially interact with the system. We demonstrate that, when each bath ancilla is prepared in a thermal state with a discrete spectrum that matches the energy eigenstate transitions of the system, the system dynamics generated by the collisional model framework are identical to those generated under the Metropolis algorithm. This equivalence holds not just in the steady state regime, but also in the transient regime. As the Metropolis scheme does not require explicitly modeling the system-bath interaction, this allows it to be used as a computationally efficient alternative for simulating collisional model dynamics.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

سیستم های کلاسیک که در تماس با یک حمام حرارتی قرار می گیرند ، به ناچار با یک حالت حرارتی در دمای حمام تعادل می یابند.در مورد سیستم های کوانتومی باز ، که در صورت بروز حرارتی ، شرایط اضافی را بر روی ساختار حمام و تعامل با سیستم حمام قرار می دهد ، نیز صادق نیست.مدل های برخورد یا طرح های تعامل مکرر ، مقوله ای از مدل های سیستم کوانتومی باز میکروسکوپی هستند که در مطالعه حرارتی کوانتومی در حال رشد هستند ، که در آن حمام به عنوان یک گروه بزرگ از سیستم های یکسان آنسیلا که به طور متوالی با سیستم تعامل دارند مدل می شود.ما نشان می دهیم که ، هنگامی که هر یک از آنتیلا حمام در یک حالت حرارتی با یک طیف گسسته تهیه می شود که با انتقال انرژی Eigenstate از سیستم مطابقت دارد ، پویایی سیستم تولید شده توسط چارچوب مدل برخورد با موارد تولید شده تحت الگوریتم کلانشهر یکسان است.این هم ارزی نه تنها در رژیم حالت پایدار بلکه در رژیم گذرا نیز وجود دارد.از آنجا که طرح کلانشهر نیازی به مدل سازی صریح مدل سازی تعامل با حمام ندارد ، این اجازه می دهد تا از آن به عنوان یک جایگزین محاسباتی کارآمد برای شبیه سازی دینامیک مدل برخورد استفاده شود.