論文の概要: Quantum Pontus-Mpemba Effect Enabled by the Liouvillian Skin Effect

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.14083v1
• Date: Tue, 20 Jan 2026 15:44:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-21 22:47:23.390364
• Title: Quantum Pontus-Mpemba Effect Enabled by the Liouvillian Skin Effect
• Title（参考訳）: リウビリアン皮膚効果による量子ポントス-メンバ効果
• Authors: Stefano Longhi,
• Abstract要約: 非対称な不整合ホッピングとコヒーレント境界結合を持つ散逸性強結合鎖に量子ポントス-メンバ効果を呈する。 非相互散逸によって引き起こされる皮膚効果は、系の境界付近で緩和モードを局在させ、非直交スペクトル幾何学を引き起こす。
• 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: We unveil a quantum Pontus-Mpemba effect enabled by the Liouvillian skin effect in a dissipative tight-binding chain with asymmetric incoherent hopping and coherent boundary coupling. The skin effect, induced by non-reciprocal dissipation, localizes relaxation modes near the system boundaries and gives rise to non-orthogonal spectral geometry. While such non-normality is often linked to slow relaxation, we show that it can instead accelerate relaxation through a two-step protocol - realizing a quantum Pontus-Mpemba effect. Specifically, we consider a one-dimensional open chain with coherent hopping $J$, asymmetric incoherent hoppings $J_{\rm R} \neq J_{\rm L}$, and a controllable end-to-end coupling $ε$. For $ε=0$, the system exhibits the Liouvillian skin effect, with left and right eigenmodes localized at opposite edges. We compare two relaxation protocols toward the same stationary state: (i) a direct relaxation with $ε=0$, and (ii) a two-step (Pontus) protocol where a brief coherent evolution transfers the excitation across the lattice before relaxation. Although both share the same asymptotic decay rate, the two-step protocol relaxes significantly faster due to its reduced overlap with the slow boundary-localized Liouvillian mode. The effect disappears when $J_{\rm R}=J_{\rm L}$, i.e., when the skin effect vanishes. Our results reveal a clear connection between boundary-induced non-normality and protocol-dependent relaxation acceleration, suggesting new routes for controlling dissipation and transient dynamics in open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 我々は,非対称な不整合ホッピングとコヒーレント境界結合を有する散逸性強結合鎖において,リウビリアスキン効果によって実現される量子ポントス-メンバ効果を公表した。 非相互散逸によって引き起こされる皮膚効果は、系の境界付近で緩和モードを局在させ、非直交スペクトル幾何学を引き起こす。 このような非正規性はしばしば緩やかな緩和と結びつくが、代わりに量子ポントス-メンバ効果を実現する2段階のプロトコルによって緩和を加速できることが示される。 具体的には、コヒーレントホッピング$J$、非対称な非コヒーレントホッピング$J_{\rm R} \neq J_{\rm L}$、制御可能なエンドツーエンド結合$ε$を考える。 ε=0$ の場合、この系はリウヴィリアスキン効果を示し、左右の固有モチーフは反対側の辺に局在する。 2つの緩和プロトコルを同じ定常状態に比較する。 (i)ε=0$で直接緩和し、 (II) 短時間のコヒーレントな進化が緩和前に格子上で励起を伝達する2段階(ポントス)プロトコル。 どちらも同じ漸近崩壊率を共有するが、2段階のプロトコルは、境界局所化の遅いリウヴィリアモードとの重なりが小さくなるため、かなり速く緩和する。 この効果は、$J_{\rm R}=J_{\rm L}$、すなわち皮膚効果が消えるときに消える。 実験の結果, 境界誘起非正規性とプロトコル依存緩和促進との明確な関係が明らかとなり, 開量子系における散逸と過渡ダイナミクスを制御する新たな経路が示唆された。

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