論文の概要: Thermalization in a closed quantum system from randomized dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.00056v1
- Date: Wed, 31 Dec 2025 19:00:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-05 15:04:33.236546
- Title: Thermalization in a closed quantum system from randomized dynamics
- Title（参考訳）: ランダム化ダイナミクスによる閉量子系の熱化
- Authors: Nikolay V. Gnezdilov, Andrei I. Pavlov,
- Abstract要約: 閉鎖量子系全体の熱可観測物は、入浴のない状態で生じる可能性があることを示す。
有限スピン鎖に対するスピン-スピン相関関数を導出し、温度依存性の有限相関長を示すことを示す。
量子コンピュータにおけるこの熱化手法の実装は、熱状態の準備に利用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The emergence of statistical mechanics from quantum dynamics is a central problem in quantum many-body physics. Deriving observables aligned with the prediction of the canonical ensemble for a quantum system relies on the presence of a bath provided either as an external environment or as a larger part of a closed system. We demonstrate that thermal (canonical) observables for a whole closed quantum system of finite size can arise in the absence of a bath. These thermal observables stem from classical averaging over randomized unitary evolutions for a few-body system. The temperature in the canonical ensemble appears as a global constraint on the total energy of the system, determined by the choice of the initial state. From averaging randomized evolutions, we derive spin-spin correlation functions for a finite spin chain and show that they exhibit a temperature-dependent finite correlation length, in agreement with the prediction of the canonical ensemble. This establishes a method for computing thermal observables in a closed, finite-size system from real-time propagation without a bath. An implementation of this thermalization approach on a quantum computer can be utilized for thermal state preparation.
- Abstract（参考訳）: 量子力学からの統計力学の出現は、量子多体物理学における中心的な問題である。
量子系に対する正準アンサンブルの予測と整合した観測可能性の導出は、外部環境または閉系の大部分として提供される浴場の存在に依存する。
有限サイズの閉じた量子系に対する熱(正準)観測は、入浴がないときに起こることを実証する。
これらのサーマルオブザーバブルは、数体の系に対するランダム化されたユニタリ進化に対する古典的な平均化に由来する。
標準アンサンブルの温度は、初期状態の選択によって決定されるシステムの総エネルギーに対する大域的な制約として現れる。
平均的なランダム化進化から、有限スピン鎖に対するスピン-スピン相関関数を導出し、正準アンサンブルの予測に従って温度依存性の有限相関長を示すことを示す。
浴槽のないリアルタイム伝搬から閉じた有限サイズの系における熱可観測物の計算方法を確立する。
量子コンピュータにおけるこの熱化手法の実装は、熱状態の準備に利用できる。
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