論文の概要: Detection of Mpemba effect through good observables in open quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.02709v1
- Date: Tue, 02 Dec 2025 12:40:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-03 21:04:45.869992
- Title: Detection of Mpemba effect through good observables in open quantum systems
- Title（参考訳）: 開量子系における良好な可観測物によるMpemba効果の検出
- Authors: Pitambar Bagui, Arijit Chatterjee, Bijay Kumar Agarwalla,
- Abstract要約: ムペンバ効果(Mpemba effect)は、量子状態の異常な緩和であり、近接した状態よりも速く緩和する。
そのような量子ムペンバ効果を検出するには、その時間進化の間に量子状態の完全な知識が必要である。
これは、複雑な多体系におけるMpemba効果の研究において大きな障害となる。
- 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: The Mpemba effect refers to the anomalous relaxation of a quantum state that, despite being initially farther from equilibrium, relaxes faster than a closer counterpart. Detecting such a quantum Mpemba effect typically requires full knowledge of the quantum state during its time evolution, which is an experimentally challenging task since state tomography becomes exponentially difficult as system size increases. This poses a significant obstacle in studying Mpemba effect in complex many-body systems. In this work, we demonstrate that this limitation can be overcome by identifying suitable observables that signal rapid relaxation. Moreover, as long as the system equilibrates to a known unique steady-state, it is possible to fully detect the occurrence of quantum Mpemba effect just by measuring the observable for known state preparations. Our approach thus significantly reduces experimental complexity and offers a practical route for observing the quantum Mpemba effect in complex and extended multi-qubit setups.
- Abstract（参考訳）: ムペンバ効果(Mpemba effect)は、量子状態の異常な緩和のことであり、当初は平衡から遠く離れていたが、近い状態よりも速く緩和する。
このような量子ムペンバ効果を検出するには、通常は時間進化中に量子状態の完全な知識を必要とするが、これは状態トモグラフィーがシステムサイズが大きくなるにつれて指数関数的に困難になるため、実験的に難しい課題である。
これは、複雑な多体系におけるMpemba効果の研究において大きな障害となる。
本研究では, この制限を克服するために, 急激な緩和を示唆する適切な観測変数を同定する。
さらに、システムが既知の特異な定常状態に平衡している限り、既知の状態の準備のために観測可能な値を測定するだけで、量子Mpemba効果の発生を完全に検出することができる。
提案手法は, 実験的複雑性を著しく低減し, 複雑で拡張されたマルチキュービット構成において, 量子Mpemba効果を観測するための実用的な経路を提供する。
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