論文の概要: Nonequilibrium steady states in multi-bath quantum collision models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.13860v1
• Date: Fri, 18 Jul 2025 12:34:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-21 20:43:26.280375
• Title: Nonequilibrium steady states in multi-bath quantum collision models
• Title（参考訳）: マルチバス量子衝突モデルにおける非平衡定常状態
• Authors: Ronan McElvogue, Andrew K. Mitchell, Gabriel T. Landi, Steve Campbell,
• Abstract要約: 衝突モデルはオープン量子系の力学を捉える。 非マルコフ力学は、どちらの設定でも環境内相互作用が導入されたときに起こる。 2点測定方式で熱電流の軌跡解析を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Collision models provide a simple and versatile setting to capture the dynamics of open quantum systems. The standard approach to thermalisition in this setting involves an environment of independent and identically-prepared thermal qubits, interacting sequentially for a finite duration $\Delta t$ with the system. We compare this to a two-bath scenario in which collisional qubits are prepared in either their ground or excited states and the environment temperature is encoded in system-environment couplings. The system reaches the same thermal steady state for both settings as $\Delta t\to 0$, although even in this limit they describe fundamentally different physical processes, with the two-bath setup yielding a nonequilibrium state with finite heat currents. Non-Markovian dynamics arise when intra-environment interactions in either setting are introduced. Here, the system in the single-bath setup again reaches a steady state at the canonical temperature of the bath, but the nonequilibrium steady state of the two-bath setup tends to a different temperature due to the generation of strong system-environment and intra-environment correlations. The two-bath setting is particularly suited to studying quantum trajectories, which are well-defined also for the non-Markovian case. We showcase this with a trajectory analysis of the heat currents within a two-point measurement scheme. Our results provide insights into the dynamics and thermodynamics of thermalisation towards nonequilibrium steady states and the role of non-Markovian interactions.
• Abstract（参考訳）: 衝突モデルは、オープン量子系の力学を捉えるための単純で汎用的な設定を提供する。 この設定における熱分解の標準的なアプローチは、独立かつ同一に準備された熱量子ビットの環境を含み、系の有限持続時間$\Delta t$で順次相互作用する。 これは、衝突量子ビットを基底状態または励起状態に準備し、環境温度をシステム環境結合に符号化する2バスシナリオと比較する。 この系は、どちらも$\Delta t\to 0$と同じ熱定常状態に達するが、この極限でも基本的に異なる物理過程を記述する。 非マルコフ力学は、どちらの設定でも環境内相互作用が導入されたときに起こる。 ここでは, 単一浴室の系は, 浴室の正準温度で再び安定な状態に達するが, 2浴室の非平衡な状態は, 強いシステム環境と環境内相関が生じるため, 異なる温度となる傾向にある。 2バスの設定は、非マルコフの場合にもよく定義された量子軌道の研究に特に適している。 2点測定方式で熱電流の軌跡解析を行った。 この結果は非平衡定常状態に対する熱化の力学と熱力学の知見と非マルコフ相互作用の役割を提供する。

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