論文の概要: Intrinsic Quantum Mpemba Effect in Markovian Systems and Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.18417v1
• Date: Wed, 27 Nov 2024 15:00:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-28 15:25:08.918215
• Title: Intrinsic Quantum Mpemba Effect in Markovian Systems and Quantum Circuits
• Title（参考訳）: マルコフ系および量子回路における固有量子ムペンバ効果
• Authors: Dongheng Qian, Huan Wang, Jing Wang,
• Abstract要約: 量子Mpemba効果(QME)は、平衡から遠く離れた系が平衡に近い状態に達する反直観現象を記述している。 本稿では、量子状態によって追跡される軌道長を距離のより適切な尺度として用いた固有量子Mpemba効果(IQME)を提案する。 この研究は、量子状態の進化についての理解を深め、新しい量子力学の振る舞いを正確に捉えるための基礎を築いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.979018524312751
• License:
• Abstract: The quantum Mpemba effect (QME) describes the counterintuitive phenomenon in which a system farther from equilibrium reaches steady state faster than one closer to equilibrium. However, ambiguity in defining a suitable distance measure between quantum states has led to varied interpretations across different contexts. Here we propose the intrinsic quantum Mpemba effect (IQME), defined using the trajectory length traced by the quantum state as a more appropriate measure of distance--distinct from previous trajectory-independent metrics. By treating quantum states as points in a Riemannian space defined by statistical distance, the trajectory length emerges as a more natural and accurate characterization of the counterintuitive dynamics, drawing an analogy to the classical Brachistochrone problem. We demonstrate the existence of IQME in Markovian systems and extend its definition to quantum circuits, thereby establishing a unified framework applicable to both open and closed systems. Notably, we observe an IQME in a $U(1)$-symmetric circuit, offering new insights into the rates of quantum thermalization for different initial states. This work deepens our understanding of quantum state evolution and lays the foundation for accurately capturing novel quantum dynamical behaviour.
• Abstract（参考訳）: 量子Mpemba効果(QME)は、平衡から遠く離れた系が平衡に近い状態に達する反直観現象を記述している。 しかし、量子状態間の適切な距離測度を定義する際の曖昧さは、異なる文脈で様々な解釈を導いた。 本稿では、従来の軌跡に依存しない距離のより適切な尺度として、量子状態によって追跡される軌跡長を用いて定義された固有量子Mpemba効果(IQME)を提案する。 統計距離で定義されるリーマン空間の点として量子状態を扱うことにより、軌道長は反直観力学のより自然で正確な特徴づけとして現れ、古典的なブラキストロン問題に類似する。 マルコフ系におけるIQMEの存在を実証し、その定義を量子回路に拡張し、オープンシステムとクローズドシステムの両方に適用可能な統一された枠組みを確立する。 特に、IQMEを$U(1)$-symmetricの回路で観測し、異なる初期状態における量子熱化の速度に関する新たな洞察を提供する。 この研究は、量子状態の進化についての理解を深め、新しい量子力学の振る舞いを正確に捉えるための基礎を築いた。

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