論文の概要: Observation and Modulation of the Quantum Mpemba Effect on a Superconducting Quantum Processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.07707v1
- Date: Mon, 11 Aug 2025 07:35:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.991427
- Title: Observation and Modulation of the Quantum Mpemba Effect on a Superconducting Quantum Processor
- Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサにおける量子ムペンバ効果の観測と変調
- Authors: Yueshan Xu, Cai-Ping Fang, Bing-Jie Chen, Ming-Chuan Wang, Zi-Yong Ge, Yun-Hao Shi, Yu Liu, Cheng-Lin Deng, Kui Zhao, Zheng-He Liu, Tian-Ming Li, Hao Li, Ziting Wang, Gui-Han Liang, Da'er Feng, Xueyi Guo, Xu-Yang Gu, Yang He, Hao-Tian Liu, Zheng-Yang Mei, Yongxi Xiao, Yu Yan, Yi-Han Yu, Wei-Ping Yuan, Jia-Chi Zhang, Zheng-An Wang, Gangqin Liu, Xiaohui Song, Ye Tian, Yu-Ran Zhang, Shi-Xin Zhang, Kaixuan Huang, Zhongcheng Xiang, Dongning Zheng, Kai Xu, Heng Fan,
- Abstract要約: 非平衡量子多体系では、量子Mpemba効果(QME)が反直観現象として現れる。
超伝導プロセッサを用いたQMEの観測と制御について報告する。
本研究は、複数の制御可能なパラメータを持つ超伝導体上でのフレキシブルQME変調の最初の実演である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.152087534616076
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In non-equilibrium quantum many-body systems, the quantum Mpemba effect (QME) emerges as a counterintuitive phenomenon: systems exhibiting greater initial symmetry breaking restore symmetry faster than those with less. While theoretical exploration of QME has surged, experimental studies on its multidimensional modulation remain limited. Here, we report the observation and control of QME using a superconducting processor featuring a unique fully connected, tunable-coupling architecture that enables precise modulation from short- to long-range interactions. This platform allows independent manipulation of coupling regimes, on-site potentials, and initial states, elucidating their roles in QME. To quantify symmetry restoration, we employ entanglement asymmetry (EA) -- the relative entropy between a subsystem reduced density matrix and its symmetric projection -- as a sensitive probe of symmetry breaking. In strong short-range coupling regimes, EA crossovers during quenches from tilted N\'{e}el states confirm the presence of QME. In contrast, in intermediate coupling regimes, synchronized EA and entanglement entropy dynamics reveal the suppression of QME. Remarkably, QME reemerges with the introduction of on-site linear potentials or quenches from tilted ferromagnetic states, the latter proving robust against on-site disorder. Our study provides the first demonstration of flexible QME modulation on a superconducting platform with multiple controllable parameters, shedding light on quantum many-body non-equilibrium dynamics and opening avenues for quantum information applications.
- Abstract（参考訳）: 非平衡量子多体系では、量子 Mpemba 効果 (QME) は反直感現象として現れる: より少ないものよりも早く、より大きな初期対称性が回復対称性を破る系である。
QMEの理論的探索は急増しているが、その多次元変調に関する実験的研究は限られている。
本稿では、QMEの観察と制御を、短距離から長距離の相互作用を正確に調節できる、一意に完全に接続されたチューナブル結合アーキテクチャを備えた超伝導プロセッサを用いて報告する。
このプラットフォームは結合機構、オンサイトポテンシャル、初期状態の独立的な操作を可能にし、QMEにおけるそれらの役割を解明する。
対称性の回復を定量化するために、準系還元密度行列とその対称射影の間の相対エントロピーであるエンタングルメント非対称性(EA)を対称性の破れの感度プローブとして採用する。
強い短距離結合系では、傾いたN\'{e}el状態からのクエンチ中にEAが交差し、QMEの存在が確認される。
対照的に、中間結合系では、同期EAと絡み合いエントロピーダイナミクスはQMEの抑制を示す。
注目すべきは、QMEが傾いた強磁性状態からオンサイト線形ポテンシャルやクエンチを導入し、後者がオンサイト障害に対して堅牢であることが証明されたことである。
本研究は、複数の制御可能なパラメータを持つ超伝導体上でのフレキシブルQME変調の最初の実演、量子多体非平衡力学への光の遮蔽、および量子情報応用のための開口経路について述べる。
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