論文の概要: Quantum tunneling Mpemba effect

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.03845v1
• Date: Sat, 04 Jul 2026 12:23:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.736228
• Title: Quantum tunneling Mpemba effect
• Title（参考訳）: 量子トンネルMpemba効果
• Authors: Hisao Hayakawa, Satoshi Takada,
• Abstract要約: 量子トンネルMpemba効果は、外部環境シンクに開放された連続した1次元対称二重井戸電位内で研究される。 数学的には、最初の非自明な等間隔スペクトル係数である$a_2(T_i)$の非単調な挙動は、量子統計力学から生まれた普遍的位相特性である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: The quantum tunneling Mpemba effect is investigated within a continuous one-dimensional symmetric double-well potential open to external environmental sinks at the boundaries ($x=\pm L$). Using a non-Hermitian spectral decomposition of the effective Hamiltonian, we characterize the open-system relaxation dynamics without relying on abstract state-space quenches. We mathematically prove that the non-monotonic behavior of the first non-trivial even-parity spectral coefficient, $a_{2}(T_{i})$, with respect to the initial preparation temperature $T_{i}$ is a universal topological property born from quantum statistical mechanics. Crucially, we demonstrate that this intermediate thermal peak is governed by the Sturm-Liouville oscillation theorem and remains completely invariant with respect to the global system size $L$, contrasting sharply with the boundary-driven classical Mpemba effect. This universal peak arises from the geometric and nodal alignment between highly localized unperturbed states and extended non-Hermitian decay channels. Furthermore, we clarify that while this mechanism is robust, the actual observation of anomalous crossings in the total survival probability trace $S(t,T_{i})$ and the trace distance $\mathcal{D}(t,T_i)$ demand a strict separation of timescales, requiring the over-barrier escape rate to vastly exceed the decay rate of the deep-well tunneling doublet ($Γ_{2}\gg Γ_{0}$ and $Γ_2\gg Γ_1$). Our continuous formulation successfully bridges real-space classical boundary-driven dissipation with open quantum dynamics, providing novel insights for engineering non-equilibrium states via tailored boundary loss.
• Abstract（参考訳）: 量子トンネルMpemba効果は、境界(x =pm L$)で外部環境シンクに開放される連続した1次元対称二重井戸ポテンシャルの中で研究される。 実効ハミルトニアンの非エルミートスペクトル分解を用いて、抽象状態空間のクエンチに頼らずに開系緩和ダイナミクスを特徴づける。 数学的には、最初の非自明な等間隔スペクトル係数である$a_{2}(T_{i})$の非単調な挙動は、初期準備温度$T_{i}$は、量子統計力学から生まれた普遍的位相特性である。 重要なことに、この中間熱ピークは、Sturm-Liouville振動定理によって支配され、境界駆動の古典的メンバ効果とは対照的に、グローバルシステムサイズが$L$に対して完全に不変であることを示す。 この普遍ピークは、高度に局所化された未摂動状態と拡張された非エルミート崩壊チャネルの間の幾何学的およびノルム的アライメントから生じる。 さらに、この機構は頑健である一方で、全生存確率の痕跡である$S(t,T_{i})$およびトレース距離$\mathcal{D}(t,T_i)$における異常な交差の実際の観測は、時間スケールの厳密な分離を要求し、オーバーバリアエスケープレートはディープウェルトンネルダブレットの崩壊速度を超えることを要求する。 我々の連続的な定式化は、実空間の古典的境界駆動散逸をオープン量子力学でブリッジし、調整された境界損失による工学的非平衡状態に対する新しい洞察を提供する。

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