論文の概要: Theory of classical metastability in open quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.01227v2
- Date: Mon, 19 Jul 2021 13:59:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-17 11:08:32.354565
- Title: Theory of classical metastability in open quantum systems
- Title（参考訳）: 開量子系における古典的メタスタビリティの理論
- Authors: Katarzyna Macieszczak, Dominic C. Rose, Igor Lesanovsky, Juan P.
Garrahan
- Abstract要約: オープン量子系における古典的メタスタビリティの一般理論を示す。
古典力学は、平均だけでなく、個々の量子軌道のレベルでも観察されることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a general theory of classical metastability in open quantum
systems. Metastability is a consequence of a large separation in timescales in
the dynamics, leading to the existence of a regime when states of the system
appear stationary, before eventual relaxation toward a true stationary state at
much larger times. In this work, we focus on the emergence of classical
metastability, i.e., when metastable states of an open quantum system with
separation of timescales can be approximated as probabilistic mixtures of a
finite number of states. We find that a number of classical features follow
from this approximation, for the manifold of metastable states, long-time
dynamics between them, and symmetries of the dynamics. Namely, those states are
approximately disjoint and thus play the role of metastable phases, the
relaxation toward the stationary state is approximated by a classical
stochastic dynamics between them, and weak symmetries correspond to their
permutations. Importantly, the classical dynamics is observed not only on
average, but also at the level of individual quantum trajectories: We show that
time coarse-grained continuous measurement records can be viewed as noisy
classical trajectories, while their statistics can be approximated by that of
the classical dynamics. Among others, this explains how first-order dynamical
phase transitions arise from metastability. Finally, to verify the presence of
classical metastability in a given open quantum system, we develop an efficient
numerical approach that delivers the set of metastable phases together with the
effective classical dynamics. Since the proximity to a first-order dissipative
phase transition manifests as metastability, the theory and tools introduced in
this work can be used to investigate such transitions through the metastable
behavior of many-body systems of moderate sizes accessible to numerics.
- Abstract（参考訳）: オープン量子系における古典的メタスタビリティの一般理論を示す。
準安定性(metastability)は、力学における時間スケールの大規模な分離の結果であり、系の状態が静止状態として現れるとき、最終的にはより大きい時間で真の定常状態に向かって緩和されるとき、レジームが存在する。
本研究では,時間スケールの分離を伴うオープン量子系の準安定状態が,有限個の状態の確率的混合として近似できる場合に,古典的メタスタビリティの出現に焦点をあてる。
この近似から、準安定状態の多様体、それらの間の長時間のダイナミクス、および力学の対称性など、古典的な特徴が従うことが分かる。
すなわち、これらの状態は準安定相の役割を担い、定常状態への緩和は古典的確率力学によって近似され、弱い対称性はそれらの置換に対応する。
さらに, 古典力学は, 平均値だけでなく, 個々の量子軌道のレベルでも観測される: 時間的粗粒度連続測定記録は, ノイズの多い古典軌道と見なすことができ, それらの統計は古典力学のそれと近似できる。
このことは、一階の動的相転移が転移性から生じることを説明している。
最後に、与えられたオープン量子系における古典的メタスタビリティの存在を検証するために、有効な古典力学とともに準安定相の集合を提供する効率的な数値的アプローチを開発する。
第一次散逸相転移の近さは転移性を示すため、この研究で導入された理論や道具は、数値に到達可能な中等サイズの多体系の準安定挙動を通じて、そのような遷移を研究するのに利用できる。
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