論文の概要: Quantum Pontus-Mpemba Effects in Real and Imaginary-time Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01960v1
• Date: Tue, 02 Sep 2025 05:06:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.911973
• Title: Quantum Pontus-Mpemba Effects in Real and Imaginary-time Dynamics
• Title（参考訳）: 実時間および等時ダイナミクスにおける量子ポントス-メンバ効果
• Authors: Hui Yu, Jiangping Hu, Shi-Xin Zhang,
• Abstract要約: 量子ポントス-メンバ効果(英: quantum Pontus-Mpemba effect、QPME)は、量子系が2段階の進化プロトコルを通してより速く緩和する反直観的な現象である。 我々はQPMEが$U(1)$対称性に関して実時間と虚時間の両方で発生することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.626168552306134
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The quantum Pontus-Mpemba effect (QPME) is a counterintuitive phenomenon wherein a quantum system relaxes more rapidly through a two-step evolution protocol than through direct evolution under a symmetric Hamiltonian alone. In this protocol, the system first evolves under a symmetry-breaking Hamiltonian and then switches to a symmetric one. We demonstrate that QPME occurs under both real-time and imaginary-time dynamics with respect to $U(1)$-symmetry. Using tilted ferromagnetic initial states, we demonstrate that a transient asymmetric evolution significantly accelerates thermalization or convergence to the ground state for both real-time and imaginary-time evolutions, respectively. The effect is pronounced for small tilt angles, while larger tilts or antiferromagnetic initial states suppress it. Numerical evidence across different system sizes confirms the robustness of QPME, demonstrating its stability in the thermodynamic limit. This finding not only deepens our fundamental understanding of non-equilibrium quantum phenomena but also opens new possibilities for accelerating quantum simulation and computation.
• Abstract（参考訳）: 量子ポントス-メンバ効果(英: quantum Pontus-Mpemba effect、QPME)は、量子系が対称ハミルトニアン単独で直接進化するよりも、2段階の進化プロトコルを通してより速く緩和する反直感現象である。 このプロトコルでは、システムはまず対称性を破るハミルトニアンの下で進化し、次に対称に遷移する。 我々はQPMEが$U(1)$対称性に関して実時間と虚時間の両方で発生することを示した。 傾き強磁性初期状態を用いて、過渡不斉進化は、実時間と虚時間の両方の進化において、それぞれ熱化または基底状態への収束を著しく加速することを示した。 この効果は小さな傾きの角度で発音されるが、大きな傾きや反強磁性の初期状態はそれを抑制している。 異なるシステムサイズにわたる数値的な証拠は、QPMEのロバスト性を確認し、熱力学限界における安定性を証明している。 この発見は、非平衡量子現象の基本的な理解を深めるだけでなく、量子シミュレーションと計算を加速する新たな可能性を開く。

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