Rilassamento delle statistiche multitempo nei sistemi quantistici

Rilassamento delle statistiche multitempo nei sistemi quantistici

Timestamp: 1 giugno 2023 8:30
Nodo di origine: 2699820

Neil Dowling1, Pedro Figueroa-Romero2, Felix A. Pollock1, Philipp Strasberg3e Kavan Modi1

1Scuola di Fisica e Astronomia, Monash University, Victoria 3800, Australia
2Centro di ricerca sull'informatica quantistica Hon Hai, Taipei, Taiwan
3Física Teòrica: Informació i Fenòmens Quàntics, Departament de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, ​​08193 Bellaterra (Barcelona), Spagna

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Astratto

La meccanica statistica dell’equilibrio fornisce potenti strumenti per comprendere la fisica su macroscala. Tuttavia, rimane la questione di come ciò possa essere giustificato sulla base di una descrizione quantistica microscopica. Qui, estendiamo le idee della meccanica statistica quantistica allo stato puro, che si concentra sulle statistiche del singolo tempo, per mostrare l'equilibrio di processi quantistici isolati. Vale a dire, mostriamo che la maggior parte delle osservabili multitempo per tempi sufficientemente grandi non sono in grado di distinguere un processo di non equilibrio da uno di equilibrio, a meno che il sistema non venga sondato per un numero estremamente elevato di volte o l'osservabile non sia particolarmente a grana fine. Un corollario dei nostri risultati è che anche la dimensione della non-Markovianità e altre caratteristiche multitempo di un processo di non equilibrio si equilibrano.

Immagine in primo piano: viene mostrato un valore di aspettativa multitime arbitrario e dipendente dal tempo $langle textbf{A}_textbf{k} rangle_{Upsilon} (Delta t_1, dots,Delta t_k ) $ (in alto), che può essere calcolato da un processo quantistico tensore $Upsilon$, composto da superoperatori di evoluzione unitaria $mathcal{U}_i$ e da alcuni stati iniziali $rho$. Per un sistema in cui lo stato iniziale si sovrappone in modo significativo a molti autostati energetici, se il sistema non viene sondato troppe volte $k$, mostriamo che in media questa funzione di correlazione multitempo è indistinguibile da una quantità di equilibrio indipendente dal tempo (in basso), $langle textbf{A}_textbf{k} rangle_{Omega}$.

Riepilogo popolare

Perché le proprietà macroscopiche di un sistema a molti corpi sono solitamente approssimativamente stazionarie nonostante l'esatto miscrostato sia in costante evoluzione? È opinione diffusa che la meccanica quantistica da sola dovrebbe essere sufficiente per derivare la meccanica statistica, senza alcuna ipotesi aggiuntiva. Un pezzo chiave di questo puzzle è determinare come si possono osservare quantità stazionarie in un sistema quantistico isolato. In questo lavoro mostriamo che i valori di aspettativa multitempo appaiono mediamente stazionari in sistemi di grandi dimensioni, quando lo stato iniziale non è molto preciso e quando l'osservabile è grossolano sia nello spazio che nel tempo. Ciò significa che le caratteristiche multitemporali rilevanti, come la quantità di memoria nel sistema quantistico, sono genericamente indipendenti dai tempi esatti rilevati.

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Citato da

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