論文の概要: A closed system setting for quantum thermalisation in free fermions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.06362v1
- Date: Thu, 04 Jun 2026 16:31:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-05 22:39:44.960495
- Title: A closed system setting for quantum thermalisation in free fermions
- Title（参考訳）: 自由フェルミオンにおける量子熱化のための閉系設定
- Authors: Purvaash Panduranghan-Udhayashankar, Filiberto Ares, Pasquale Calabrese,
- Abstract要約: クローズド量子環境下での熱化とMpemba効果の発生について検討した。
このセットアップは、温度クエンチの単純な量子化を提供する。
システムによって示される真の非平衡力学にもかかわらず、この設定ではムペンバ効果は生じない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.13999481573773073
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study thermalisation and the possible occurrence of the Mpemba effect in a closed quantum setting that mimics the interaction of a system with thermal reservoirs coupled only at its boundaries. Specifically, we consider a tripartite geometry in which a finite chain, initially prepared at a finite temperature, is suddenly connected on both sides to two semi-infinite chains of the same nature held at a different temperature. These outer chains act as thermal baths, while the full system evolves unitarily under a homogeneous Hamiltonian. This setup provides a simple quantum realisation of a temperature quench and closely resembles the original scenario in which the classical Mpemba effect was first observed. We focus on two paradigmatic free-fermion models, the XX chain and the transverse-field Ising chain, which respectively preserve and break the global $U(1)$ particle-number symmetry. As a probe of relaxation, we consider the Frobenius distance between the time-evolved reduced density matrix of the central subsystem and its stationary state, which is the thermal state at the bath temperature. Exploiting the free-fermionic structure of both models, the dynamics remains Gaussian and the Frobenius distance can be expressed exactly in terms of two-point correlation functions. Combining this representation with generalised hydrodynamics, we derive analytical predictions for the Frobenius distance in the hydrodynamic limit, providing a complete characterisation of the thermalisation process. Using these results, we investigate the possible occurrence of the Mpemba effect. We find that, despite the genuine non-equilibrium dynamics displayed by the system, no Mpemba effect arises in this setting. Our analysis identifies a broad class of boundary-driven thermalisation protocols in which relaxation is fully characterised analytically and exhibits no anomalous acceleration of equilibration.
- Abstract（参考訳）: 本研究では, システムと熱貯水池の相互作用を模した閉じた量子環境において, 熱分解とMpemba効果の発生の可能性について検討した。
具体的には、当初有限温度で準備された有限鎖が、異なる温度で保持される同じ性質の2つの半無限鎖に、両側で突然接続される三部構造を考える。
これらの外部鎖は熱浴として作用するが、完全な系は均一なハミルトニアンの下で一元的に進化する。
このセットアップは、温度クエンチの単純な量子化を提供し、古典的なメンバ効果が最初に観測された元のシナリオとよく似ている。
我々は,大域的な$U(1)$粒子数対称性をそれぞれ保持し破壊する,XX鎖と横場イジング鎖の2つのパラダイム的自由フェルミオンモデルに焦点をあてる。
緩和のプローブとして, 熱状態である中央サブシステムの時間発展還元密度行列と定常状態とのフロベニウス距離を考察した。
両方のモデルの自由フェルミオン構造を爆発させ、力学はガウス的のままであり、フロベニウス距離は2点相関関数の項で正確に表すことができる。
この表現を一般化された流体力学と組み合わせることで、流体力学限界におけるフロベニウス距離の解析的予測を導出し、熱化過程の完全な特徴付けを行う。
これらの結果から,Mpemba効果の発生の可能性を検討した。
システムによって示される真の非平衡力学にもかかわらず、この設定ではムペンバ効果は生じない。
本分析では, 緩和が解析的に完全に特徴付けられ, 平衡の異常な加速が存在しない, 境界駆動熱化プロトコルの幅広いクラスを同定する。
関連論文リスト
- Breakdown of Thermalization from Real-Time Dynamics in the Two-Dimensional Hubbard Model [37.56003520528009]
強い相関を持つフェルミオン系の熱化は、量子多体物理学において中心的な問題である。
本研究では,2次元ハバードモデルにおける実時間力学と熱化へのアプローチについて検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-06-03T18:00:05Z) - Symmetry-protected topology and deconfined solitons in a multi-link $\mathbb{Z}_2$ gauge theory [45.88028371034407]
球殻の大円として視覚化できるリンクを持つ多重グラフ上で定義された$mathbbZ$格子ゲージ理論を研究する。
これは、ピエルズ不安定性に類似した現象の根底にある状態依存トンネル振幅につながることを示す。
行列積状態に基づいて詳細な解析を行うことで、電荷分解が電荷-摩擦化の結果生じることを証明できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-03-02T22:59:25Z) - Eigenstate thermalization in thermal first-order phase transitions [39.146761527401424]
固有状態熱化仮説(ETH)は、孤立した量子多体系がどのように熱化するかを示す。
熱一階相転移の存在下での一般化が必要であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-01-13T09:07:46Z) - Thermalization in a closed quantum system from randomized dynamics [0.0]
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。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-12-31T19:00:00Z) - Scaling of free cumulants in closed system-bath setups [0.0]
固有状態熱化仮説(ETH)は、量子多体系の熱化を理解するための基礎として確立されている。
ランダムなマトリクス浴を用いた理想的なケースと,浴槽を欠陥Ising鎖としてモデル化するより現実的なシナリオを考慮し,システムバスに解析を拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-11-14T14:11:30Z) - Microscopic contributions to the entropy production at all times: From
nonequilibrium steady states to global thermalization [0.0]
単一電子トランジスタのエントロピー生成に対する微視的寄与を数値解析した。
エントロピー生成は, 浴槽内の温度変化による微視的偏差がほとんどであることがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-21T06:30:20Z) - Sunburst quantum Ising model under interaction quench: entanglement and
role of initial state coherence [0.0]
相互作用クエンチ下での孤立二部量子系の非平衡ダイナミクスについて検討する。
本研究では,初期状態のコヒーレンスによって果たす役割の重要性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-23T11:57:47Z) - Exact thermal properties of free-fermionic spin chains [68.8204255655161]
自由フェルミオンの観点で記述できるスピンチェーンモデルに焦点をあてる。
温度の低い臨界点付近で、ユビキタス近似から生じる誤差を同定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-30T13:15:44Z) - Probing eigenstate thermalization in quantum simulators via
fluctuation-dissipation relations [77.34726150561087]
固有状態熱化仮説(ETH)は、閉量子多体系の平衡へのアプローチの普遍的なメカニズムを提供する。
本稿では, ゆらぎ・散逸関係の出現を観測し, 量子シミュレータのフルETHを探索する理論に依存しない経路を提案する。
我々の研究は、量子シミュレータにおける熱化を特徴づける理論に依存しない方法を示し、凝縮物質ポンプ-プローブ実験をシミュレーションする方法を舗装する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-20T18:00:02Z) - Out-of-equilibrium quantum thermodynamics in the Bloch sphere:
temperature and internal entropy production [68.8204255655161]
オープンな2レベル量子系の温度に対する明示的な表現を得る。
この温度は、システムが熱貯水池と熱平衡に達すると環境温度と一致する。
この理論の枠組みでは、全エントロピー生産は2つの貢献に分けることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-09T23:06:43Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。