Релаксация взаимодействующих открытых квантовых систем

В.Ю. Шишков^а, б, в, Е.С. Андрианов^б, в, А.А. Пухов^а, б, в, А.П. Виноградов^а, б, в, А.А. Лисянский^г, д
^аИнститут теоретической и прикладной электродинамики РАН, Москва, Российская Федерация
^бВсероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова, Сущевская ул. 22, Москва, 119017, Российская Федерация
^вМосковский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), Институтский пер. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141701, Российская Федерация
^гDepartment of Physics, Queens College of the City University of New York, Flushing, New York, USA
^дThe Graduate Center of the City University of New York, Fifth Avenue 365, New York, NY, 10016-4309, USA

Рассмотрен переход от описания динамики замкнутой квантовой системы, включающей в себя открытую квантовую систему и резервуар, к описанию динамики только открытой квантовой системы путём исключения степеней свободы резервуара за счёт усреднения по ним. Используется подход уравнения Линдблада для матрицы плотности. Дана общая схема вывода супероператора Линдблада, возникающего при усреднении уравнения фон Неймана для замкнутой квантовой системы по переменным резервуара. Общая схема иллюстрируется конкретными примерами излучения двухуровневого атома в свободное пространство и динамики перехода двухуровневого атома из чистого состояния в смешанное при взаимодействии с дефазирующим резервуаром. Особое внимание уделено случаю, когда открытая система состоит из нескольких подсистем, каждая из которых независимо взаимодействует с резервуаром. В случае невзаимодействующих подсистем матрица плотности является прямым произведением матриц плотности подсистем, а супероператор Линдблада — суммой супероператоров подсистем. Взаимодействие между подсистемами приводит не только к появлению соответствующего члена в гамильтониане общей системы, но и к неаддитивности супероператоров Линдблада. В современной литературе последнее обстоятельство часто игнорируется, что, как проиллюстрировано в заметке, может приводить к грубым ошибкам, например, к нарушению второго начала термодинамики.

Текст pdf (799 Кб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2018.06.038359

Ключевые слова: открытые квантовые системы, управляющее уравнение Линдблада, второе начало термодинамики
PACS: 03.65.Yz, 05.30.−d (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2018.06.038359
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2019/5/g/
Web of Science

000477641200006
Scopus

2-s2.0-85072512703
ADS NASA

2019PhyU...62..510S
Цитата: Шишков В Ю, Андрианов Е С, Пухов А А, Виноградов А П, Лисянский А А "Релаксация взаимодействующих открытых квантовых систем" УФН 189 544–558 (2019)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 19 февраля 2018, доработана: 16 апреля 2018, одобрена в печать: 7 июня 2018

English citation: Shishkov V Yu, Andrianov E S, Pukhov A A, Vinogradov A P, Lisyansky A A “Relaxation of interacting open quantum systems” Phys. Usp. 62 510–523 (2019); DOI: 10.3367/UFNe.2018.06.038359