論文の概要: Polynomial-time thermalization and Gibbs sampling from system-bath couplings

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.16154v1
• Date: Thu, 22 Jan 2026 17:55:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-23 21:37:20.682618
• Title: Polynomial-time thermalization and Gibbs sampling from system-bath couplings
• Title（参考訳）: システムバスカップリングによるポリノミアル時間熱化とギブズサンプリング
• Authors: Samuel Slezak, Matteo Scandi, Álvaro M. Alhambra, Daniel Stilck França, Cambyse Rouzé,
• Abstract要約: 本稿では, 繰り返し相互作用ギブスサンプリングアルゴリズムを特徴付ける2つのプロセスと, オープンボディ量子熱化をモデル化する2つのプロセスについて検討する。 どちらも高温局所格子、弱い相互作用を持つフェルミオン、1次元スピン鎖を含むいくつかの非交換系に時間的に収束することが証明された。 結果は、単純な散逸性量子アルゴリズムが複雑なギブズ状態を作ることができ、リンドブラッド力学が正確に熱緩和を捉えることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9407250051441403
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many physical phenomena, including thermalization in open quantum systems and quantum Gibbs sampling, are modeled by Lindbladians approximating a system weakly coupled to a bath. Understanding the convergence speed of these Lindbladians to their steady states is crucial for bounding algorithmic runtimes and thermalization timescales. We study two such families of processes: one characterizing a repeated-interaction Gibbs sampling algorithm, and another modeling open many-body quantum thermalization. We prove that both converge in polynomial time for several non-commuting systems, including high-temperature local lattices, weakly interacting fermions, and 1D spin chains. These results demonstrate that simple dissipative quantum algorithms can prepare complex Gibbs states and that Lindblad dynamics accurately capture thermal relaxation. Our proofs rely on a novel technical result that extrapolates spectral gap lower bounds from quasi-local Lindbladians to the non-local generators governing these dynamics.
• Abstract（参考訳）: オープン量子系における熱化や量子ギブスサンプリングを含む多くの物理現象は、リンドブラディアンズが浴槽に弱結合した系を近似することによってモデル化される。 これらのリンドブラディアンの収束速度を定常状態に理解することは、アルゴリズムランタイムと熱化時間スケールのバウンダリングに不可欠である。 本稿では、繰り返し相互作用ギブスサンプリングアルゴリズムを特徴付けるプロセスと、多体量子熱化をモデル化するプロセスの2つのファミリについて検討する。 我々は、高温局所格子、弱い相互作用を持つフェルミオン、1次元スピン鎖を含むいくつかの非可換系に対して多項式時間で収束することが証明された。 これらの結果は、単純な散逸性量子アルゴリズムが複雑なギブズ状態を作ることができ、リンドブラッド力学が正確に熱緩和を捉えることを示した。 我々の証明は、半局所リンドブラディアンからこれらのダイナミクスを管理する非局所生成体へのスペクトルギャップの低い境界を外挿する新しい技術的結果に依存している。

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