論文の概要: Thermalization in open many-body systems and KMS detailed balance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.20064v1
- Date: Mon, 26 May 2025 14:48:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-27 16:58:43.524642
- Title: Thermalization in open many-body systems and KMS detailed balance
- Title（参考訳）: 開放多体系の熱化とKMS詳細バランス
- Authors: Matteo Scandi, Álvaro M. Alhambra,
- Abstract要約: 我々は、よく知られた回転波近似に依存しない量子マスター方程式を開発する。
結果のリンドブラディアン力学が熱平衡点を再現することを示す。
オープン量子システムと量子アルゴリズムの両方に関連する多体熱化の厳密なモデルを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Starting from a microscopic description of weak system-bath interactions, we derive from first principles a quantum master equation that does not rely on the well-known rotating wave approximation. This includes generic many-body systems, with Hamiltonians with vanishingly small energy spacings that forbid that approximation. The equation satisfies a general form of detailed balance, called KMS, which ensures exact convergence to the many-body Gibbs state. Unlike the more common notion of GNS detailed balance, this notion is compatible with the absence of the rotating wave approximation. We show that the resulting Lindbladian dynamics not only reproduces the thermal equilibrium point, but also approximates the true system evolution with an error that grows at most linearly in time, giving an exponential improvement upon previous estimates. This master equation has quasi-local jump operators, can be efficiently simulated on a quantum computer, and reduces to the usual Davies dynamics in the limit. With it, we provide a rigorous model of many-body thermalization relevant to both open quantum systems and quantum algorithms.
- Abstract（参考訳）: 弱い系-バス相互作用の顕微鏡的記述から始め、よく知られた回転波近似に依存しない量子マスター方程式の第一原理から導かれる。
これには一般の多体系が含まれており、ハミルトニアンはその近似を禁じる非常に小さなエネルギー間隔を持つ。
この方程式は、KMSと呼ばれる、多体ギブズ状態への正確な収束を保証する、詳細なバランスの一般的な形式を満たす。
より一般的なGNS詳細バランスの概念とは異なり、この概念は回転波近似の欠如と互換性がある。
結果のリンドブラディアン力学は熱平衡点を再現するだけでなく、誤差を最も直線的に増大させる誤差で真の系の進化を近似し、過去の推定値よりも指数関数的に改善することを示した。
このマスター方程式は準局所ジャンプ作用素を持ち、量子コンピュータ上で効率的にシミュレートすることができ、極限における通常のデイビーズ力学に還元される。
これにより、オープン量子システムと量子アルゴリズムの両方に関連する多体熱化の厳密なモデルを提供する。
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