論文の概要: Quantum Transport in Disordered Spin Networks: Emergent Timescales and Competing Pathways

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.08918v1
• Date: Sat, 09 May 2026 12:38:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-12 23:28:49.970405
• Title: Quantum Transport in Disordered Spin Networks: Emergent Timescales and Competing Pathways
• Title（参考訳）: 障害のあるスピンネットワークにおける量子輸送:創発的時間スケールと競合する経路
• Abstract要約: 混乱したシステムにおける量子輸送は、障害の相互作用、相互作用、デコヒーレンスに関する根本的な疑問を引き起こしている。 本稿では、スピン不純物の散逸ダイナミクスにおける複数の輸送時間スケールの出現を、小さな空間的に乱れたスピンのネットワークに結合して検討する。
• 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: Quantum transport in disordered systems poses intriguing fundamental questions about the interplay of disorder, interactions, and decoherence, with important implications for nanoscale energy transfer and quantum information transfer. Here, we investigate the emergence of multiple transport timescales in the dissipative dynamics of a spin impurity coupled to a small, spatially disordered network of spins. Using a two-dimensional tight-binding model with dipolar interactions and local dephasing, we demonstrate that geometric heterogeneity leads to hierarchical coupling strengths and pronounced separation of dynamical timescales. By analyzing different metrics for dynamics, we identify distinct relaxation timescales associated with cluster-level equilibration and global equilibration. A minimal three-site model reveals the physical origin of the longest timescale: strong internal hybridization generates an effective detuning that suppresses transfer to other weakly coupled sites, yielding a parametrically enhanced relaxation time in the weak-dephasing regime. We corroborate this picture with nonequilibrium steady-state transport calculations and simulations of disordered spin configurations, demonstrating orders-of-magnitude slowing of relaxation when hierarchical couplings are present. Our results highlight the central role of geometry and connectivity in spin networks and open quantum systems in general, and provide experimentally relevant predictions for relaxation times in small spin baths.
• Abstract（参考訳）: 混乱したシステムにおける量子輸送は、ナノスケールのエネルギー伝達と量子情報伝達に重要な意味を持つ、障害、相互作用、デコヒーレンスの相互作用に関する根本的な問題を引き起こす。 本稿では、スピン不純物の散逸ダイナミクスにおける複数の輸送時間スケールの出現を、小型で空間的に乱れたスピンのネットワークに結合して検討する。 双極子相互作用と局所的劣化を伴う2次元強結合モデルを用いて、幾何的不均一性は階層的結合強度と動的時間スケールの顕著な分離をもたらすことを示した。 ダイナミクスの異なる指標を解析することにより,クラスタレベルの平衡と大域的平衡に関連する緩和時間尺度を同定する。 強い内部ハイブリダイゼーションは、他の弱い結合した部位への移動を抑制する効果的なデチューニングを生成し、弱い認知状態においてパラメトリック的に強化された緩和時間をもたらす。 我々は、この図を非平衡定常輸送計算と不規則スピン配置のシミュレーションと相関させ、階層的カップリングが存在するときの緩和のオーダー・オブ・マグニチュード・スロートを示す。 本研究は, スピンネットワークや開放量子系における幾何学的および接続性の中心的役割を強調し, 小スピン浴における緩和時間の予測実験を行った。

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