論文の概要: Quantum simulation of thermodynamics: Maxwell relations for pair correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.19407v1
• Date: Tue, 24 Jun 2025 08:22:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-25 19:48:23.547288
• Title: Quantum simulation of thermodynamics: Maxwell relations for pair correlations
• Title（参考訳）: 熱力学の量子シミュレーション:ペア相関のマックスウェル関係
• Authors: F. Rist, R. S. Watson, H. L. Nourse, B. J. Powell, K. V. Kheruntsyan,
• Abstract要約: すべての熱力学量と1つの局所相関関数を関連付ける一般化マックスウェル関係を導入する。 この普遍的アプローチは量子シミュレータで容易に利用でき、凝縮物質系への応用を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum simulators hold enormous promise for advancing the modelling of materials and understanding emergent physics, such as high temperature superconductivity and topological order. While correlation functions are, typically, straightforward to measure in quantum simulators, thermodynamic properties are not. This limits our ability to directly compare the results of quantum simulations to experiments on the materials being modelled. Maxwell relations are an extremely powerful tool for characterising complex materials, as they enable the determination of challenging-to-measure thermodynamic properties from more accessible ones. Here, we introduce generalised Maxwell relations that relate every thermodynamic quantity to a single local correlation function. We illustrate their utility by deducing the thermodynamic properties of several iconic quantum many-body models from pair correlation functions using the generalised Maxwell relations. We show that this {universal} approach is readily accessible in quantum simulators and suggest applications to condensed matter systems where thermodynamic measurements are challenging, such as atomically thin materials.
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレータは、物質のモデリングを進め、高温超伝導やトポロジカル秩序のような創発的な物理学を理解するための大きな約束を持っている。 相関関数は、典型的には量子シミュレーターで簡単に測定できるが、熱力学的性質は持っていない。 これにより、量子シミュレーションの結果とモデル化されている物質の実験を直接比較する能力が制限される。 マクスウェル関係は複雑な物質を特徴づけるための非常に強力なツールであり、よりアクセスしやすい物質から熱力学特性を挑戦して測定することができる。 ここでは、すべての熱力学量と1つの局所相関関数を関連付ける一般化マックスウェル関係を紹介する。 一般化されたマクスウェル関係を用いて、ペア相関関数からいくつかの象徴的量子多体モデルの熱力学特性を導出することにより、それらの有用性を説明する。 この「ユニバーサル」アプローチは量子シミュレータで容易に利用でき、原子間物質のような熱力学的測定が困難である凝縮物質系への応用を提案する。

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