Assouplissement des statistiques multitemporelles dans les systèmes quantiques

Assouplissement des statistiques multitemporelles dans les systèmes quantiques

Horodatage: 1 juin 2023 8h30
Nœud source: 2699820

Neil Dowling1, Pedro Figueroa-Romero2, Félix A. Pollock1, Philipp Strasberg3, et Kavan Modi1

1École de physique et d'astronomie, Université Monash, Victoria 3800, Australie
2Centre de recherche en informatique quantique Hon Hai, Taipei, Taïwan
3Física Teòrica: Informació i Fenòmens Quàntics, Departament de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, ​​08193 Bellaterra (Barcelone), Espagne

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Abstract

La mécanique statistique de l'équilibre fournit des outils puissants pour comprendre la physique à l'échelle macro. Cependant, la question demeure de savoir comment cela peut être justifié sur la base d'une description quantique microscopique. Ici, nous étendons les idées de la mécanique statistique quantique à l'état pur, qui se concentrent sur les statistiques temporelles uniques, pour montrer l'équilibration de processus quantiques isolés. À savoir, nous montrons que la plupart des observables multi-temps pour des temps suffisamment grands ne peuvent pas distinguer un processus de non-équilibre d'un processus d'équilibre, à moins que le système ne soit sondé un très grand nombre de fois ou que l'observable soit particulièrement fine. Un corollaire de nos résultats est que la taille de la non-Markovianité et d'autres caractéristiques multitemporelles d'un processus hors d'équilibre s'équilibrent également.

Image en vedette : une valeur d'attente multitemporelle arbitraire et dépendante du temps $langle textbf{A}_textbf{k} rangle_{Upsilon} (Delta t_1, dots,Delta t_k ) $ est affichée (en haut), qui peut être calculée à partir d'un processus quantique tenseur $Upsilon$, composé de superopérateurs d'évolution unitaire $mathcal{U}_i$ et d'un état initial $rho$. Pour un système où l'état initial chevauche de manière significative de nombreux états propres d'énergie, si le système n'est pas sondé trop de fois $k$, nous montrons qu'en moyenne cette fonction de corrélation multitemporelle est indiscernable d'une quantité d'équilibre indépendante du temps (en bas), $langle textbf{A}_textbf{k} range_{Omega}$.

Résumé populaire

Pourquoi les propriétés macroscopiques d'un système à plusieurs corps sont-elles généralement à peu près stationnaires malgré l'évolution constante du micro-état exact ? C'est une croyance largement répandue que la mécanique quantique seule devrait suffire à dériver la mécanique statistique, sans aucune hypothèse supplémentaire. Une pièce clé de ce puzzle consiste à déterminer comment on peut observer des quantités stationnaires dans un système quantique isolé. Dans ce travail, nous montrons que les valeurs d'espérance multi-temps semblent stationnaires en moyenne dans les grands systèmes, lorsque l'état initial n'est pas très bien ajusté et lorsque l'observable est grossier à la fois dans l'espace et dans le temps. Cela signifie que les caractéristiques multitemporelles pertinentes, telles que la quantité de mémoire dans le système quantique, sont génériquement indépendantes des heures exactes sondées.

► Données BibTeX

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