論文の概要: Overcoming the Lamb Shift in System-Bath Models via KMS Detailed Balance: High-Accuracy Thermalization with Time-Bounded Interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.15616v1
- Date: Fri, 17 Apr 2026 01:44:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-20 22:00:19.698928
- Title: Overcoming the Lamb Shift in System-Bath Models via KMS Detailed Balance: High-Accuracy Thermalization with Time-Bounded Interactions
- Title（参考訳）: KMS詳細バランスによるシステムバスモデルにおけるラムシフトの克服:時間境界相互作用による高精度熱化
- Authors: Hongrui Chen, Zhiyan Ding, Ruizhe Zhang,
- Abstract要約: システムバス相互作用に基づく量子熱状態生成アルゴリズムについて検討する。
我々は、力学の特異な固定点が弱い結合極限においてギブス状態に任意に近づくことができることを証明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.845630700813874
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate quantum thermal state preparation algorithms based on system-bath interactions and uncover a surprising phenomenon in the weak-coupling regime. We rigorously prove that, if the system-bath interaction is engineered so that the transition part of the approximate Lindbladian generator satisfies the KMS detailed balance condition, then the unique fixed point of the dynamics can be made arbitrarily close to the Gibbs state in the weak-coupling limit, regardless of the structure of the Lamb shift term. Importantly, this remains true even when the approximate Lindbladian differs substantially from the ideal Davies generator and the Lamb shift term does not commute with the thermal state. Our result shows that the role of the KMS detailed balance condition extends well beyond standard Lindbladian dynamics, serving as a general principle for a broader class of dissipative systems. Furthermore, by combining this with a general perturbation framework, we bound the mixing time of the dynamics and establish an end-to-end complexity of $O(\varepsilon^{-1})$ for Gibbs state preparation. These guarantees apply to any Hamiltonian for which the corresponding KMS-detailed-balance Lindbladian is known to mix rapidly.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,システムバス相互作用に基づく量子熱状態生成アルゴリズムについて検討し,弱い結合状態における驚くべき現象を明らかにする。
近似リンドブラディアン発生器の遷移部がKMSの詳細なバランス条件を満たすようにシステム-バス相互作用を設計すれば、ランブシフト項の構造に関係なく、力学の特異な固定点をギブズ状態に弱結合極限で任意に近づけることができることを厳密に証明する。
重要なことに、Lindbladian が理想の Davies 生成器と大きく異なる場合や、Lamb シフト項が熱状態と通勤しない場合においても、これは依然として真実である。
以上の結果から,KMSの詳細なバランス状態の役割は標準リンドブラディアン力学をはるかに超越し,より広範に散逸するシステムの一般的な原理として機能することが示唆された。
さらに、これを一般的な摂動フレームワークと組み合わせることで、ダイナミクスの混合時間を制限し、ギブス状態の準備のために$O(\varepsilon^{-1})$のエンドツーエンドの複雑さを確立する。
これらの保証は、対応するKMS-詳細バランスのリンドブラディアンが急速に混合されることが知られているハミルトニアンにも適用される。
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