論文の概要: Exponentially accelerated approach to stationarity in Markovian open quantum systems through the Mpemba effect

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.05020v1
• Date: Mon, 8 Mar 2021 19:02:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-08 18:15:18.519240
• Title: Exponentially accelerated approach to stationarity in Markovian open quantum systems through the Mpemba effect
• Title（参考訳）: Mpemba効果によるマルコフ開量子系の定常性への指数的に加速されたアプローチ
• Authors: Federico Carollo, Antonio Lasanta, Igor Lesanovsky
• Abstract要約: マルコフ開量子系の緩和ダイナミクスは、最適なユニタリ変換を考案することによって指数関数的に加速できることを示す。 この初期の「回転」は、量子系の状態が最も遅く崩壊する動的モードになるように設計される。 我々は、ディックモデルにおける定常性への収束において指数的なスピードアップを達成する方法を示すことによって、我々の考えを説明する。
• 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: Ergodicity-breaking and slow relaxation are intriguing aspects of nonequilibrium dynamics both in classical and in quantum settings. These phenomena are typically associated with phase transitions, e.g. the emergence of metastable regimes near a first-order transition or scaling dynamics in the vicinity of critical points. Despite being of fundamental interest the associated divergent time scales are a hindrance when trying to explore steady-state properties. Here we show that the relaxation dynamics of Markovian open quantum systems can be accelerated exponentially by devising an optimal unitary transformation that is applied to the quantum system immediately before the actual dynamics. This initial "rotation" is engineered in such a way that the state of the quantum system becomes orthogonal to the slowest decaying dynamical mode. We illustrate our idea -- which is inspired by the so-called Mpemba effect, i.e., water freezing faster when initially heated up -- by showing how to achieve an exponential speed-up in the convergence to stationarity in Dicke models, and how to avoid metastable regimes in an all-to-all interacting spin system.
• Abstract（参考訳）: エルゴーディティの破れと緩やかな緩和は、古典的および量子的な設定の両方において非平衡力学の興味深い側面である。 これらの現象は一般的に相転移(例えば、一階転移付近の準安定状態の出現や臨界点付近のスケーリングダイナミクス)と関連している。 基本的な関心があるにもかかわらず、関連する発散時間スケールは定常状態の性質を探究する際の障害となる。 ここで、マルコフ開量子系の緩和ダイナミクスは、実際の力学の直前に量子系に適用される最適ユニタリ変換を考案することで指数関数的に加速できることを示す。 この初期の「回転」は、量子系の状態が最も遅く崩壊する力学モードと直交するように設計されている。 我々は、Dickeモデルにおける定常性への収束の指数的なスピードアップを達成する方法と、全ての相互作用するスピン系の準安定状態を避ける方法を示すことによって、いわゆるMpemba効果、すなわち、最初に加熱された時に水がより速く凍ることにインスパイアされた私たちのアイデアを説明する。

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