Entspannung der Multizeitstatistik in Quantensystemen

Entspannung der Multizeitstatistik in Quantensystemen

Zeitstempel: 1. Juni 2023, 8:30 Uhr
Quellknoten: 2699820

Neil Dowling1, Pedro Figueroa-Romero2, Felix A. Pollock1, Philipp Strasberg3, und Kavan Modi1

1Fakultät für Physik und Astronomie, Monash University, Victoria 3800, Australien
2Hon Hai Quantum Computing Research Center, Taipei, Taiwan
3Física Teòrica: Informació i Fenòmens Quàntics, Departament de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, ​​08193 Bellaterra (Barcelona), Spanien

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Abstrakt

Die statistische Gleichgewichtsmechanik bietet leistungsstarke Werkzeuge zum Verständnis der Physik auf der Makroskala. Es bleibt jedoch die Frage, wie dies auf der Grundlage einer mikroskopischen Quantenbeschreibung gerechtfertigt werden kann. Hier erweitern wir die Ideen der reinen zustandsquantenstatistischen Mechanik, die sich auf Einzelzeitstatistiken konzentriert, um das Gleichgewicht isolierter Quantenprozesse zu zeigen. Wir zeigen nämlich, dass die meisten mehrzeitigen Observablen für ausreichend lange Zeiträume einen Nichtgleichgewichtsprozess nicht von einem Gleichgewichtsprozess unterscheiden können, es sei denn, das System wird extrem oft untersucht oder die Observable ist besonders feinkörnig. Eine Folge unserer Ergebnisse ist, dass sich auch die Größe der Nicht-Markovianität und andere mehrzeitige Merkmale eines Nichtgleichgewichtsprozesses ausgleichen.

Ausgewähltes Bild: Ein beliebiger, zeitabhängiger Multizeit-Erwartungswert $langle textbf{A}_textbf{k} rangle_{Upsilon} (Delta t_1, dots,Delta t_k ) $ wird angezeigt (oben), der aus einem Quantenprozess berechnet werden kann Tensor $Upsilon$, bestehend aus den Superoperatoren der einheitlichen Evolution $mathcal{U}_i$ und einigen Anfangszuständen $rho$. Für ein System, bei dem sich der Anfangszustand erheblich mit vielen Energieeigenzuständen überlappt und das System nicht zu oft $k$ untersucht wird, zeigen wir, dass diese mehrzeitige Korrelationsfunktion im Durchschnitt nicht von einer zeitunabhängigen Gleichgewichtsgröße (unten) zu unterscheiden ist. $langle textbf{A}_textbf{k} rangle_{Omega}$.

Populäre Zusammenfassung

Warum sind makroskopische Eigenschaften eines Vielteilchensystems normalerweise annähernd stationär, obwohl sich der exakte Mikrozustand ständig weiterentwickelt? Es ist eine weit verbreitete Überzeugung, dass die Quantenmechanik allein ausreichen sollte, um die statistische Mechanik ohne zusätzliche Annahmen abzuleiten. Ein Schlüsselelement dieses Puzzles ist die Bestimmung, wie man stationäre Größen in einem isolierten Quantensystem beobachten kann. In dieser Arbeit zeigen wir, dass Multizeit-Erwartungswerte in großen Systemen im Durchschnitt stationär aussehen, wenn der Anfangszustand nicht sehr fein abgestimmt ist und wenn das Observable sowohl räumlich als auch zeitlich grob ist. Dies bedeutet, dass relevante Multizeitmerkmale, wie etwa die Speichermenge im Quantensystem, grundsätzlich unabhängig von den genauen untersuchten Zeiten sind.

► BibTeX-Daten

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