論文の概要: Breakdown of thermalization in quantum spin systems with long-range interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.15530v1
• Date: Sun, 11 Oct 2026 11:02:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-19 18:11:30.968714
• Title: Breakdown of thermalization in quantum spin systems with long-range interactions
• Title（参考訳）: 長距離相互作用を持つ量子スピン系における熱化の破壊
• Abstract要約: 我々は、少なくとも1つのスピン成分が長距離強磁性相互作用を介して結合された量子スピン系と、磁場に結合された第2スピン成分が、一般に常磁性状態に熱化できないことを示す。 熱化の欠如はハミルトニアンの無限族に一般化され、いかなる種類の可積分性にも関連しない。
• 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 thermalization of closed systems -- i.e. the relaxation of local properties to their thermodynamic value along the Hamiltonian evolution -- is generically expected in non-integrable systems at finite energy density. In this work we show that quantum spin systems with at least one spin component coupled through long-range ferromagnetic interactions, and a second spin component coupled to a field, cannot in general thermalize to a paramagnetic state whenever they have a finite, negative energy per spin. The long-range interactions we consider decay as a power law of the distance, $\sim r^{-α}$ with $α< d$, where $d$ is the number of spatial dimensions of the system. The lack of thermalization is generic to an infinite family of Hamiltonians, and it is not associated to any form of integrability. It can instead be understood by the anomalous features of the thermodynamics of the system in the paramagnetic phase, which cannot be reflected in the properties of the eigenstates. This leads to a breakdown of eigenstate typicality and of the eigenstate thermalization hypothesis. Interestingly, the non-thermal states emerging at long times in the dynamics display long-range multipartite entanglement, elevating the breakdown of thermalization to a resource.
• Abstract（参考訳）: 閉系の量子熱化(すなわち、ハミルトンの進化に沿った局所的な性質と熱力学値の緩和)は、有限エネルギー密度の非可積分系において一般的に期待されている。 本研究では、少なくとも1つのスピン成分が長距離強磁性相互作用を介して結合された量子スピン系と、磁場に結合された第2スピン成分が、スピン当たりの有限な負のエネルギーを持つ場合、一般に常磁性状態に熱化できないことを示す。 距離の力の法則として崩壊を考える長距離相互作用は$\sim r^{-α}$と$α<d$で、$d$は系の空間次元の数である。 熱化の欠如はハミルトニアンの無限族に一般化され、いかなる種類の可積分性にも関連しない。 代わりに、非磁性相における系の熱力学の異常な特徴によって理解することができるが、固有状態の性質には反映できない。 これは固有状態の典型性と固有状態の熱化仮説の分解につながる。 興味深いことに、力学において長時間に出現する非熱状態は、長範囲のマルチパーティイトの絡み合いを示し、熱化の破壊を資源に高める。

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