論文の概要: Magnetization in a non-equilibrium quantum spin system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.00268v1
• Date: Sat, 1 Jun 2024 02:16:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-06 07:54:19.383392
• Title: Magnetization in a non-equilibrium quantum spin system
• Title（参考訳）: 非平衡量子スピン系における磁化
• Authors: X. Z. Zhang,
• Abstract要約: 実効的な非エルミート的ハミルトニアンは、臨界2レベル開量子系の長期的ダイナミクスを正確に表現できることを示す。 NESS は実効非エルミート・ハミルトニアンの合体状態と同一である。 この発見は、重要なオープン量子システムの長期的ダイナミクスをよりよく理解するための道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The dynamics described by the non-Hermitian Hamiltonian typically capture the short-term behavior of open quantum systems before quantum jumps occur. In contrast, the long-term dynamics, characterized by the Lindblad master equation (LME), drive the system towards a non-equilibrium steady state (NESS), which is an eigenstate with zero energy of the Liouvillian superoperator, denoted as $\mathcal{L}$. Conventionally, these two types of evolutions exhibit distinct dynamical behaviors. However, in this study, we challenge this common belief and demonstrate that the effective non-Hermitian Hamiltonian can accurately represent the long-term dynamics of a critical two-level open quantum system. The criticality of the system arises from the exceptional point (EP) of the effective non-Hermitian Hamiltonian. Additionally, the NESS is identical to the coalescent state of the effective non-Hermitian Hamiltonian. We apply this finding to a series of critical open quantum systems and show that a local dissipation channel can induce collective alignment of all spins in the same direction. This direction can be well controlled by modulating the quantum jump operator. The corresponding NESS is a product state and maintains long-time coherence, facilitating quantum control in open many-body systems. This discovery paves the way for a better understanding of the long-term dynamics of critical open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 非エルミート・ハミルトニアンによって記述される力学は、通常、量子ジャンプが起こる前に開量子系の短期的な挙動を捉える。 対照的に、Lindblad Master equation (LME) によって特徴づけられる長期力学は、システムを非平衡定常状態 (NESS) へと誘導する。 伝統的に、これらの2種類の進化は異なる動的挙動を示す。 しかし、本研究では、この共通信念に挑戦し、実効的な非エルミート的ハミルトニアンが臨界2レベル開量子系の長期力学を正確に表現できることを実証する。 システムの臨界性は、実効非エルミート・ハミルトニアンの例外点(EP)から生じる。 さらに、NESSは非エルミート・ハミルトニアンの合体状態と同一である。 この発見を一連の臨界開量子系に適用し、局所散逸チャネルが同じ方向に全てのスピンの集合的アライメントを誘導できることを示す。 この方向は量子ジャンプ作用素を変調することでうまく制御できる。 対応するNESSは製品状態であり、長年のコヒーレンスを維持し、オープンな多体システムにおける量子制御を容易にする。 この発見は、重要なオープン量子システムの長期的ダイナミクスをよりよく理解するための道を開く。

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