論文の概要: Dynamical Phase Transitions in Open Quantum Walks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.11947v1
• Date: Sat, 16 Aug 2025 07:17:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-19 14:49:10.474664
• Title: Dynamical Phase Transitions in Open Quantum Walks
• Title（参考訳）: オープン量子ウォークにおける動的相転移
• Authors: Stefano Longhi,
• Abstract要約: オープン量子系において、デコヒーレンスによる古典化によって非エルミートスペクトル現象へのアクセスが可能となる新しい臨界挙動のクラスを示す。 この結果は、量子シミュレーション、エラー軽減、制御可能な非平衡量子状態の工学など、量子技術に有望な意味を与える。
• 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: Dynamical phase transitions in the relaxation behavior of stochastic quantum walks are investigated, focusing on systems where coherent unitary evolution is periodically interrupted by dephasing. This interplay leads to a classicalization of the dynamics, effectively described by non-equilibrium Markovian processes that can violate detailed balance. As a result, such systems exhibit a richer and more complex spectral structure than their equilibrium counterparts. Extending recent insights from classical Markov dynamics [G. Teza {\it et al.}, Phys. Rev. Lett. {\bf 130}, 207103 (2023)], we demonstrate that these quantum-classical hybrid systems can host not only first-order dynamical phase transitions -- characterized by eigenvalue crossings -- but also second-order transitions marked by the coalescence of eigenvalues and eigenvectors at exceptional points. We analyze two paradigmatic models: a quantum walk on a ring under gauge fields and a walk on a finite line with internal degrees of freedom, both exhibiting distinct mechanisms for breaking detailed balance. These findings reveal a novel class of critical behavior in open quantum systems, where decoherence-induced classicalization enables access to non-Hermitian spectral phenomena. Beyond their fundamental interest, our results offer promising implications for quantum technologies, including quantum simulation, error mitigation, and the engineering of controllable non-equilibrium quantum states.
• Abstract（参考訳）: 確率的量子ウォークの緩和挙動における動的相転移について検討し,コヒーレントなユニタリ進化が周期的に抑制されるシステムに着目した。 この相互作用は力学の古典化につながり、非平衡マルコフ過程によって説明され、詳細なバランスを破ることができる。 その結果、これらの系は平衡系よりもリッチで複雑なスペクトル構造を示す。 古典マルコフ力学からの最近の知見の拡張 [G。 Teza et al }, Phys。 レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・ {\bf 130}, 207103 (2023)] では、これらの量子古典ハイブリッド系は、固有値交差を特徴とする一階の動的相転移だけでなく、異常点における固有値と固有ベクトルの合体によって特徴付けられる二階の遷移をホストできることを示した。 ゲージ場下のリング上の量子ウォークと、内部自由度を持つ有限線上のウォークという2つのパラダイムモデルを解析し、どちらも詳細バランスを破るための異なるメカニズムを示す。 これらの発見は、非エルミートスペクトル現象へのアクセスを可能にするデコヒーレンスによる古典化という、オープン量子系における新しい臨界挙動のクラスを明らかにしている。 量子シミュレーション、誤差軽減、制御可能な非平衡量子状態の工学など、量子技術に有望な意味を与える。

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