論文の概要: Second-order mean force Gibbs state of fermionic open systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.03089v1
• Date: Mon, 02 Nov 2026 13:10:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-06 13:28:07.17647
• Title: Second-order mean force Gibbs state of fermionic open systems
• Title（参考訳）: フェルミオン開系における二階平均力ギブス状態
• Abstract要約: 熱貯水池に結合したジェネリックフェルミオン系の結合において, グランドカノニカルMFG状態を第2次に導出する。 素のギブス状態への補正は、空で占有された貯水池状態によって重み付けられた粒子と穴のチャネルに分離される。 2つのモードでは、貯水池は直接相互作用しないモード間のコヒーレンスを仲介する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Thermodynamics typically assumes that a system in contact with a thermal reservoir relaxes to the Gibbs state, or to the grand canonical Gibbs state when it also exchanges particles. However, this only holds when the coupling is very weak. Beyond this, the expected equilibrium state is the mean force Gibbs (MFG) state, obtained by tracing the reservoir out of the thermal state of the combined system. Despite its relevance, general analytic results for the MFG state have so far been obtained almost exclusively for bosonic reservoirs. Here we derive the grand canonical MFG state to second order in the coupling for a generic fermionic system coupled to a thermal reservoir at arbitrary chemical potential, using the concept of the mode reduced state in order for the fermionic MFG state to be well defined. The correction to the bare Gibbs state separates into particle and hole channels weighted by the empty and occupied reservoir states, related through the Kubo-Martin-Schwinger condition. We apply the result to the resonant level model, two modes coupled to a shared reservoir, and the single impurity Anderson model. For the two modes, the reservoir mediates coherence between modes that do not interact directly, something the bare Gibbs state cannot capture. We verify our results against numerically exact calculations, including real-time dynamics for the interacting model, and find agreement between the static prediction and the dynamical relaxation.
• Abstract（参考訳）: 熱力学では、熱貯水池と接触する系がギブス状態、あるいは粒子を交換するときにグランドカノニカルギブス状態に緩和すると仮定する。 しかし、これは結合が非常に弱い場合にのみ成立する。 さらに、期待平衡状態は、結合系の熱状態から貯水池をトレースすることによって得られる平均力ギブス状態(MFG)である。 その関連性にもかかわらず、MFG状態の一般的な分析結果は、ほとんどボソニック貯水池でのみ得られている。 ここでは、フェルミオンMFG状態が適切に定義されるためのモード還元状態の概念を用いて、任意の化学ポテンシャルで熱貯水池に結合する一般的なフェルミオン系のカップリングにおいて、グランドカノニカルMFG状態を第2次に導出する。 素のギブス状態への補正は、クボ・マーチン・シュウィンガー状態(英語版)によって、空で占有された貯水池状態によって重み付けられた粒子と穴のチャネルに分離される。 その結果,共振レベルモデル,共有貯水池に結合した2つのモード,単一不純物アンダーソンモデルに適用した。 2つのモードでは、貯水池は直接相互作用しないモード間のコヒーレンスを仲介する。 我々は,対話モデルに対する実時間ダイナミクスを含む数値的精度の計算結果に対して検証を行い,静的予測と動的緩和との一致を見いだした。

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