Выпуски

 / 

2019

 / 

Май

  

Методические заметки


Релаксация взаимодействующих открытых квантовых систем

 а, б, в,  б, в,  а, б, в,  а, б, в,  г, д
а Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН, Москва, Российская Федерация
б Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова, Сущевская ул. 22, Москва, 119017, Российская Федерация
в Московский физико-технический институт (Государственный университет), Институтский пер. 9, Долгопрудный, Московская обл., 141700, Российская Федерация
г Department of Physics, Queens College of the City University of New York, Flushing, New York, USA
д The 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
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
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/
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, 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 systemsPhys. Usp. 62 (5) (2019); DOI: 10.3367/UFNe.2018.06.038359

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение