計算物理学における新しい半古典的手法の有望な未来(A promising future for novel semiclassical techniques in computational physics)

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2024-07-15 韓国基礎科学研究院(IBS)

量子力学は100年近く前に確立され、1950年代に確立された古典的なカオスの概念よりも古い理論です。カオス的な振る舞いの発見は、古典力学と量子力学を結びつける試みに障害をもたらしました。半古典物理学は、古典的情報を入力として量子干渉を出力するために定常位相近似を使用し、量子効果を幾何学的に視覚化することができます。これにより、次元の呪いを回避し、多くの科学分野で使用されていますが、強いカオスではしばしば失敗します。最新の研究は、この問題を克服する半古典的方法を用いて、深い半古典的および強いカオスの状態で正確な結果を得ることに成功し、より多くの自由度を持つシステムや実験的状況に適用可能な方法を示しています。

<関連情報>

深いカオス領域で量子平均値を計算する Computing Quantum Mean Values in the Deep Chaotic Regime

Gabriel M. Lando, Olivier Giraud, and Denis Ullmo
Physical Review Letters  Published 26 June 2024
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.260401

計算物理学における新しい半古典的手法の有望な未来(A promising future for novel semiclassical techniques in computational physics)

Abstract

We study the time evolution of mean values of quantum operators in a regime plagued by two difficulties: the smallness of ℏ and the presence of strong and ubiquitous classical chaos. While numerics become too computationally expensive for purely quantum calculations as ℏ→0, methods that take advantage of the smallness of ℏ—that is, semiclassical methods—suffer from both conceptual and practical difficulties in the deep chaotic regime. We implement an approach which addresses these conceptual problems, leading to a deeper understanding of the origin of the interference contributions to the operator’s mean value. We show that in the deep chaotic regime our approach is capable of unprecedented accuracy, while a standard semiclassical method (the Herman-Kluk propagator) produces only numerical noise. Our work paves the way to the development and employment of more efficient and accurate methods for quantum simulations of systems with strongly chaotic classical limits.

1701物理及び化学
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