論文の概要: Mpemba effect and super-accelerated thermalization in the damped quantum harmonic oscillator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.09589v2
- Date: Sat, 22 Mar 2025 13:31:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-25 18:41:58.887212
- Title: Mpemba effect and super-accelerated thermalization in the damped quantum harmonic oscillator
- Title（参考訳）: 減衰量子調和振動子におけるMpemba効果と超加速熱化
- Authors: Stefano Longhi,
- Abstract要約: ムペンバ効果は、非平衡状態が平衡からさらに離れるとより速く緩和できることを意味する。
量子系における緩和とMpemba様効果の研究への最近の関心
超加速緩和効果は、消滅しないコヒーレンスを持つ幅広い初期状態でも持続することが示されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The behavior of systems far from equilibrium is often complex and unpredictable, challenging and sometimes overturning the physical intuition derived from equilibrium scenarios. One striking example of this is the Mpemba effect, which implies that non-equilibrium states can sometimes relax more rapidly when they are further from equilibrium. Despite a rich historical background, the precise conditions and mechanisms behind this phenomenon remain unclear. Recently, there has been growing interest in investigating accelerated relaxation and Mpemba-like effects within quantum systems. In this work, we explore a quantum manifestation of the Mpemba effect in a simple and paradigmatic model of open quantum systems: the damped quantum harmonic oscillator, which describes the relaxation of a bosonic mode in contact with a thermal bath at finite temperature $T$. By means of an exact analytical analysis of the relaxation dynamics based on the method of moments in both population and coherence subspaces, we demonstrate that any initial distribution of populations with the first $r$ moments exactly matching those of the equilibrium distribution shows a super-accelerated relaxation to equilibrium at a rate linearly increasing with $r$, leading to a pronounced Mpemba effect. In particular, one can find a broad class of far-from-equilibrium distributions that relax to equilibrium faster than any other initial thermal state with a temperature $T'$ arbitrarily close to $T$. The super-accelerated relaxation effect is shown to persist even for a broad class of initial states with non-vanishing coherences, and a general criterion for the observation of super-accelerated thermalization is presented.
- Abstract（参考訳）: 平衡から遠い系の振る舞いは、しばしば複雑で予測不可能であり、困難であり、時には平衡シナリオに由来する物理的直観を覆す。
この顕著な例はMpemba効果であり、これは非平衡状態がより平衡から離れたときにより速く緩和できることを意味する。
歴史が豊富なにもかかわらず、この現象の背景にある正確な条件とメカニズムはいまだ不明である。
近年、量子系における加速緩和とMpemba様効果の研究への関心が高まっている。
本研究では,Mpemba効果の量子表現を,有限温度で熱浴と接触するボゾンモードの緩和を記述するダンプ量子調和発振器(ダンプ量子調和発振器)という,オープン量子系の単純でパラダイム的なモデルで探索する。
集団とコヒーレンス部分空間の両方のモーメントの方法に基づく緩和ダイナミクスの正確な解析により、平衡分布のモーメントと正確に一致する最初の$r$のモーメントを持つ集団の初期分布は、平衡分布のモーメントが$r$と直線的に増加する速度で平衡への超加速緩和を示し、Mpemba効果が顕著になることを示した。
特に、温度$T'$が任意に$T$に近い任意の初期熱状態よりも早く平衡に緩和する広範囲な非平衡分布を見つけることができる。
超加速緩和効果は、非消滅コヒーレンスを持つ幅広い初期状態でも持続することが示され、超加速熱化観察の一般的な基準が提示される。
関連論文リスト
- Quantum Rabi oscillations in the semiclassical limit: backreaction on the cavity field and entanglement [89.99666725996975]
強い原子-磁場結合では、$pi $pulseの持続時間が100omega -1$以下である場合、原子励起確率の挙動は教科書から大きく逸脱する。
この研究の残りの部分では、空洞上の量子ビットのバックリアクションと結果として生じる原子-磁場の絡み合いを数値的に研究する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-12T23:24:59Z) - Thermodynamic Roles of Quantum Environments: From Heat Baths to Work Reservoirs [49.1574468325115]
量子熱力学における環境は通常、熱浴の役割を担う。
同じモデルでは、環境が3つの異なる熱力学的役割を担っていることが示される。
環境の正確な役割は結合の強さと構造によって決定される。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-01T15:39:06Z) - Dynamic thermalization on noisy quantum hardware [0.0]
本研究では,グローバルなクエンチプロトコルを実現する上で,観測可能量の平均化に基づく熱化機構を示す。
4キュービットのIBM量子コンピュータ(IBMQ)で実験を行い、熱可観測値を予測するデジタル量子コンピュータの有用性を報告する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-05T18:00:01Z) - Dynamics of Pseudoentanglement [0.03320194947871346]
量子絡み合いのダイナミクスは、孤立多体系における熱平衡の出現を説明する上で中心的な役割を果たす。
近年の研究では、多体状態のアンサンブルを記述する擬似絡み合いの概念が導入されている。
量子系の熱平衡を達成するためには、どの程度の絡み合いが必要か?
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-14T17:54:27Z) - Mpemba effects in nonequilibrium open quantum systems [3.8363685417355557]
ムペンバ効果は主に古典的なシステムや平衡状態への冷却過程において考慮されている。
平衡状態のない非平衡量子系におけるMPEの出現について検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-25T15:50:13Z) - Microscopic origin of the quantum Mpemba effect in integrable systems [0.0]
ムペンバ効果(Mpemba effect)は、非平衡状態は、平衡からさらに離れるとより速く緩和する。
U(1)保存電荷を持つ閉体系で発生するMpemba効果の量子バージョンについて検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-06T17:59:17Z) - Emergence of fluctuating hydrodynamics in chaotic quantum systems [47.187609203210705]
ゆらぎの流体力学をモデル化するために, マクロ揺らぎ理論 (MFT) が最近開発された。
粒子数変動の総数統計量を監視する大規模量子シミュレーションを行う。
以上の結果から,孤立量子系の大規模変動は創発的な流体力学的挙動を示すことが示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-20T11:26:30Z) - Quasi-equilibrium and quantum correlation in an open spin-pair system [0.0]
核磁気共鳴(NMR)技術により固体中で調製できる準平衡状態は、格子と熱力学的平衡に向かって緩やかに緩和される平衡状態である。
この研究では、この種の状態における量子相関の証として量子不協和力学を用いる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-29T04:33:06Z) - Hyper-acceleration of quantum thermalization dynamics by bypassing
long-lived coherences: An analytical treatment [0.0]
我々はマルコフ量子散逸ダイナミクスを解くための摂動的手法を開発した。
長寿命コヒーレント力学をバイパスし, 熱平衡緩和を超指数的に促進する方法を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-15T16:34:02Z) - Indication of critical scaling in time during the relaxation of an open
quantum system [34.82692226532414]
相転移は、温度や外部磁場のような連続的な制御パラメータに応答して物理系の特異な振る舞いに対応する。
相関長のばらつきに伴う連続相転移に近づき、顕微鏡システムの詳細とは無関係な臨界指数を持つ普遍的なパワーロースケーリング挙動が発見された。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-08-10T05:59:14Z) - 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) - 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) - Universal Quantum Fluctuation-Dissipation Relation for Systems Far From
Equilibrium [3.0965505512285967]
詳細平衡条件に反する量子マルコフ過程に対する一般非平衡ゆらぎ散逸定理(FDT)を提案する。
ゆらぎとは別に、緩和は量子カールフラックスによって支配される余分な相関を含む。
本研究の結果は, 摂動状態および近平衡状態におけるゆらぎ-散逸関係の範囲を超え, 優位性を有する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-28T06:12:08Z) - Analog cosmological reheating in an ultracold Bose gas [58.720142291102135]
超低温ボースガス中の一般宇宙論単体モデルの再加熱様ダイナミクスを量子シミュレーションする。
非相対論的極限において、拡大時空と背景振動インフラトン場を模倣する。
提案された実験は、弱い結合状態を超えても、最近まで進化を探求する可能性がある。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-05T18:00:26Z) - Probing eigenstate thermalization in quantum simulators via
fluctuation-dissipation relations [77.34726150561087]
固有状態熱化仮説(ETH)は、閉量子多体系の平衡へのアプローチの普遍的なメカニズムを提供する。
本稿では, ゆらぎ・散逸関係の出現を観測し, 量子シミュレータのフルETHを探索する理論に依存しない経路を提案する。
我々の研究は、量子シミュレータにおける熱化を特徴づける理論に依存しない方法を示し、凝縮物質ポンプ-プローブ実験をシミュレーションする方法を舗装する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-20T18:00:02Z) - Out-of-equilibrium quantum thermodynamics in the Bloch sphere:
temperature and internal entropy production [68.8204255655161]
オープンな2レベル量子系の温度に対する明示的な表現を得る。
この温度は、システムが熱貯水池と熱平衡に達すると環境温度と一致する。
この理論の枠組みでは、全エントロピー生産は2つの貢献に分けることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-09T23:06:43Z)
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。