論文の概要: Quantum instanton approach to metastable collective spin systems: Numerical implementation and applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.21684v1
- Date: Thu, 15 Oct 2026 11:09:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-17 06:09:33.046791
- Title: Quantum instanton approach to metastable collective spin systems: Numerical implementation and applications
- Title（参考訳）: 準安定集合スピン系への量子インスタントンアプローチ:数値的実装と応用
- Abstract要約: 駆動散逸型集合スピン系は、いくつかの長期間の準安定状態をホストすることができる。
それらの間の希少な切り替えは緩やかな緩和と1次散逸相転移を支配する。
我々は、このスイッチングを記述するために、正確な準確率力学に基づく量子インスタントオンフレームワークを導入する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Driven-dissipative collective spin systems can host several long-lived metastable states; rare switching between them governs slow relaxation and first-order dissipative phase transitions associated with changes in the dominant stationary state. In the companion Letter [arXiv:2604.15091], we introduced a quantum instanton framework based on exact quasiprobability dynamics to describe this switching and illustrated it with a minimal model possessing a simplifying symmetry. Here we develop its numerical implementation, combining collocation and shooting methods, and apply it to two microscopically motivated systems: the Lipkin-Meshkov-Glick model with purely collective dissipation and the cooperative resonance fluorescence with collective and local dissipation. By determining the leading exponential scaling of switching rates between metastable attractors, we predict the stationary magnetization, the first-order dissipative phase-transition point, and the exponential scaling of slow relaxation rates. These predictions agree with quantum master-equation calculations and an exact analytical result for the second model without dephasing. We also examine how the choice of quasiprobability representation affects numerical convergence and find that the alternative semiclassical Wigner approach, based on Gaussian truncation, has varying accuracy across models and parameter regimes. These results substantiate the framework's applicability to experimentally relevant collective spin systems with both collective and local dissipation.
- Abstract（参考訳）: 駆動散逸性集合スピン系は、いくつかの長期間の準安定状態をホストすることができるが、それらの間の稀な切替は、支配的な定常状態の変化に伴う緩やかな緩和と1次散逸相転移を制御している。
共用レター(arXiv:2604.15091)では、このスイッチングを記述するために、正確な準確率力学に基づく量子インスタントロンフレームワークを導入し、単純化対称性を持つ最小モデルで説明した。
ここでは,コロケーションとシューティングを組み合わせた数値解析手法を開発し,純粋に集合散逸を伴うリプキン・メシュコフ・グリックモデルと集合散逸と局所散逸を伴う共振蛍光の2つの微視的動機付けシステムに適用する。
準安定アトラクタ間のスイッチング率の先行指数的スケーリングを決定することにより、定常磁化、第1次散逸相遷移点、緩やかな緩和速度の指数的スケーリングを予測する。
これらの予測は、量子マスター方程式の計算と第2モデルの正確な解析結果に一致する。
また、準確率表現の選択が数値収束にどのように影響するかを検証し、ガウス的トランケーションに基づく代替準古典的ウィグナーアプローチがモデルやパラメーターレシエーションによって異なる精度を持つことを示した。
これらの結果は、集合的および局所的な散逸を伴う実験的な集合スピン系へのフレームワークの適用性を裏付けるものである。
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