論文の概要: On the generic increase of entropy in isolated systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.23041v2
- Date: Fri, 31 Oct 2025 08:34:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-03 15:46:17.170608
- Title: On the generic increase of entropy in isolated systems
- Title（参考訳）: 孤立系におけるエントロピーの一般的増加について
- Authors: Zhiqiang Huang, Qing-yu Cai,
- Abstract要約: 本研究では、相互作用によって支配される孤立量子系におけるエントロピー生成の普遍的なメカニズムを確立する。
定常状態のエントロピーは、特定の結合の詳細によらず、多体相互作用から生じる。
我々の研究は、相互作用依存エントロピースケーリングに関する長年にわたる議論を解決し、量子技術におけるエントロピー制御のための経路を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4824891788575416
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This study establishes a universal mechanism for entropy production in isolated quantum systems governed by interactions that induce random-phase fluctuations. By developing a resolvent-based framework, we demonstrate that steady-state entropy generically arises from many-body interactions, independent of specific coupling details, provided the coherent accumulation of systematic biases does not overwhelm the random-phase fluctuations. Analytical arguments reveal that entropy generation is driven by two universal pathways: interaction-induced energy broadening and temporal coarse-graining over exponentially small energy gaps. To fully characterize the probability distribution, we introduce both Lorentzian and Gaussian ansatz, analyzing the bulk and tail behaviors respectively, and derive corresponding self-consistent equations for the distribution parameters. Numerical simulations of nonintegrable Ising spin chains confirm the predicted logarithmic entropy scaling and validate the self-consistent equations for energy shift and broadening parameters. By combining Lorentzian and Gaussian profiles into an enhanced ansatz, we further refine the description of the distribution, unifying observational entropy concepts with von Neumann entropy dynamics and providing predictive tools for thermodynamic behavior in quantum many-body systems. Our findings resolve longstanding debates about interaction-dependent entropy scaling and offer pathways for entropy control in quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、ランダム位相変動を引き起こす相互作用によって支配される孤立量子系におけるエントロピー生成の普遍的なメカニズムを確立する。
安定状態のエントロピーが多体相互作用から発生し, 特異な結合の詳細に依存せず, 体系的バイアスのコヒーレント蓄積がランダムな位相変動を圧倒しないことを示す。
分析的な議論は、エントロピー生成は相互作用によって引き起こされるエネルギー拡大と、指数的に小さなエネルギーギャップ上の時間的粗粒化という2つの普遍的な経路によって引き起こされることを示している。
確率分布を完全に特徴づけるために,ローレンツアンサッツとガウスアンサッツの両方を導入し,各バルクとテールの挙動を解析し,分布パラメータに対して対応する自己整合方程式を導出する。
非可積分イジングスピン鎖の数値シミュレーションにより、予測対数エントロピースケーリングが確認され、エネルギーシフトと拡張パラメータのための自己整合方程式が検証される。
ローレンツプロファイルとガウスプロファイルを拡張アンザッツに組み合わせることで、分布の説明をさらに洗練し、フォン・ノイマンエントロピー力学と観測エントロピーの概念を統一し、量子多体系における熱力学的挙動の予測ツールを提供する。
我々の研究は、相互作用依存エントロピースケーリングに関する長年にわたる議論を解決し、量子技術におけるエントロピー制御のための経路を提供する。
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