論文の概要: Quantum thermalization of translation-invariant systems at high temperature
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.07516v1
- Date: Wed, 11 Sep 2024 18:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-13 20:40:16.913843
- Title: Quantum thermalization of translation-invariant systems at high temperature
- Title（参考訳）: 翻訳不変系の高温における量子熱化
- Authors: Saúl Pilatowsky-Cameo, Soonwon Choi,
- Abstract要約: 量子熱化は、閉じた量子系が熱平衡にどのように効果的に到達できるかを記述する。
その普遍性と概念的重要性にもかかわらず、量子熱化の完全な証明は数十年にわたって発見されてきた。
量子熱化は3つの条件を満たす局所相互作用を持つ任意の量子ビット系で発生しなければならないことを証明している。
- 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: Quantum thermalization describes how closed quantum systems can effectively reach thermal equilibrium, resolving the apparent incongruity between the reversibility of Schr\"odinger's equation and the irreversible entropy growth dictated by the second law of thermodynamics. Despite its ubiquity and conceptual significance, a complete proof of quantum thermalization has remained elusive for several decades. Here, we prove that quantum thermalization must occur in any qubit system with local interactions satisfying three conditions: (i) high effective temperature, (ii) translation invariance, and (iii) no perfect resonances in the energy spectrum. Specifically, we show that a typical, initially unentangled pure state drawn from any ensemble with maximum entropy becomes locally indistinguishable from a Gibbs state upon unitary evolution. Our proof relies on a recent breakthrough in quantum information theory proving the separability of high-temperature thermal states, as well as on new technical results identifying sufficient conditions for quantum thermalization, whose applicability extends beyond our main result. Our work illustrates that statistical physics can be understood as an emergent phenomenon, explicitly derived from the first principles of quantum mechanics.
- Abstract（参考訳）: 量子熱化(Quantum thermalization)は、閉じた量子系が熱平衡に効果的に到達し、Schr\\odinger方程式の可逆性と熱力学の第2法則によって決定される不可逆エントロピー成長の間の明らかな不整合を解消する方法について記述する。
その普遍性と概念的重要性にもかかわらず、量子熱化の完全な証明は数十年にわたって発見されてきた。
ここでは、局所的な相互作用が3つの条件を満たす任意の量子ビット系において量子熱化が起こらなければならないことを証明する。
(i)高い有効温度
(ii)翻訳不変性、及び
(三)エネルギースペクトルに完全共鳴はない。
具体的には、最大エントロピーを持つ任意のアンサンブルから引き出された典型的な、最初は絡み合っていない純粋な状態が、単体進化の時にギブス状態と局所的に区別できないことを示す。
我々の証明は、高温の熱状態の分離性を証明する最近の量子情報理論のブレークスルーと、量子熱化の十分な条件を特定する新しい技術結果に依拠している。
我々の研究は、統計物理学が量子力学の最初の原理から明確に導かれた創発的な現象として理解できることを示している。
関連論文リスト
- Superpositions of thermalisation states in relativistic quantum field
theory [0.0]
量子状態において、同じ単一熱化チャネルの量子制御された応用を受けると、系は熱分解に失敗することがある。
本研究では,空間翻訳の重ね合わせで加速するプローブが,フィールドモードの不規則な集合とどのように相互作用するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-05T18:42:17Z) - Observation of partial and infinite-temperature thermalization induced
by repeated measurements on a quantum hardware [62.997667081978825]
量子超伝導プロセッサ上での部分的および無限温度熱化を観察する。
収束は、完全に混合された(温度が一定でない)状態ではなく、観測可能な状態のブロック対角状態に傾向を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-14T15:18:11Z) - Demonstrating Quantum Microscopic Reversibility Using Coherent States of
Light [58.8645797643406]
本研究では, 量子系が熱浴と相互作用する際の可視性に関する量子一般化を実験的に提案する。
微視的可逆性の原理に対する量子修正が低温限界において重要であることを検証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-26T00:25:29Z) - Gauge Quantum Thermodynamics of Time-local non-Markovian Evolutions [77.34726150561087]
一般時間局所非マルコフマスター方程式を扱う。
我々は、電流とパワーを、古典的熱力学のようにプロセスに依存していると定義する。
この理論を量子熱機関に適用することにより、ゲージ変換が機械効率を変化させることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-06T17:59:15Z) - Fast Thermalization from the Eigenstate Thermalization Hypothesis [69.68937033275746]
固有状態熱化仮説(ETH)は閉量子系における熱力学現象を理解する上で重要な役割を果たしている。
本稿では,ETHと高速熱化とグローバルギブス状態との厳密な関係を確立する。
この結果はカオス開量子系における有限時間熱化を説明する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-14T18:48:31Z) - Open-system approach to nonequilibrium quantum thermodynamics at
arbitrary coupling [77.34726150561087]
熱浴に結合したオープン量子系の熱力学挙動を記述する一般的な理論を開発する。
我々のアプローチは、縮小された開系状態に対する正確な時間局所量子マスター方程式に基づいている。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-24T11:19:22Z) - Catalytic Entropy Principles [1.2691047660244335]
エントロピーは、熱力学法則に従って、熱統計学における障害の避けられない傾向を示す。
一般量子エントロピーの観点から、第1統一原理を第2熱力学法則と整合する。
結果は、多体理論と長距離量子情報処理において興味深いものとなる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-08T01:13:36Z) - Taking the temperature of a pure quantum state [55.41644538483948]
温度は一見単純な概念で、量子物理学研究の最前線ではまだ深い疑問が浮かび上がっています。
本稿では,量子干渉による純状態の温度測定手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-30T18:18:37Z) - Probabilistically Violating the First Law of Thermodynamics in a Quantum
Heat Engine [0.0]
量子ゆらぎの存在下では、熱力学の最初の法則が崩壊する可能性がある。
これは、量子力学が熱と仕事の知識に制約を与えるためである。
以上の結果から, 量子揺らぎの存在下では, 熱力学の第一法則は個々の実験走行には適用できない可能性が示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-02T09:23:21Z) - Heat flow and noncommutative quantum mechanics in phase-space [0.0]
量子論で導入された新しい定数を制御することによって、変形したハイゼンベルク・ワイル代数により、高温から寒冷系への熱流が増大する可能性があることを示す。
また、非可換量子力学の文脈における熱力学の第2法則の堅牢性についても簡単な議論を行う。
論文 参考訳（メタデータ） (2019-12-26T15:28:51Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。