Relaxamento de estatísticas multitemporais em sistemas quânticos

Relaxamento de estatísticas multitemporais em sistemas quânticos

Carimbo de data / hora: 1 de junho de 2023 8h30
Nó Fonte: 2699820

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

1Escola de Física e Astronomia, Monash University, Victoria 3800, Austrália
2Centro de Pesquisa de Computação Quântica Hon Hai, Taipei, Taiwan
3Física Teórica: Informació i Fenòmens Quàntics, Departamento de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, ​​08193 Bellaterra (Barcelona), Espanha

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Sumário

A mecânica estatística do equilíbrio fornece ferramentas poderosas para compreender a física em macroescala. No entanto, permanece a questão de como isto pode ser justificado com base numa descrição quântica microscópica. Aqui, estendemos as ideias da mecânica estatística quântica de estado puro, que se concentra em estatísticas de tempo único, para mostrar o equilíbrio de processos quânticos isolados. Nomeadamente, mostramos que a maioria dos observáveis ​​multitemporais para tempos suficientemente grandes não conseguem distinguir um processo de não-equilíbrio de um processo de equilíbrio, a menos que o sistema seja sondado por um número extremamente grande de vezes ou o observável seja particularmente refinado. Um corolário de nossos resultados é que o tamanho da não-Markovianidade e outras características multitemporais de um processo de não-equilíbrio também se equilibram.

Imagem em destaque: Um valor esperado multitempo arbitrário e dependente do tempo $langle textbf{A}_textbf{k} rangle_{Upsilon} (Delta t_1, dots,Delta t_k ) $ é mostrado (parte superior), que pode ser calculado a partir de um processo quântico tensor $Upsilon$, composto por superoperadores de evolução unitária $mathcal{U}_i$ e algum estado inicial $rho$. Para um sistema em que o estado inicial se sobrepõe significativamente a muitos estados próprios de energia, se o sistema não for sondado muitas vezes $ k $, mostramos que, em média, esta função de correlação multitemporal é indistinguível de uma quantidade de equilíbrio independente do tempo (parte inferior), $langle textbf{A}_textbf{k} rangle_{Omega}$.

Resumo popular

Por que as propriedades macroscópicas de um sistema de muitos corpos são geralmente aproximadamente estacionárias, apesar do erro exato estar em constante evolução? É uma crença amplamente difundida que a mecânica quântica por si só deveria ser suficiente para derivar a mecânica estatística, sem quaisquer suposições adicionais. Uma peça-chave deste quebra-cabeça é determinar como podemos observar quantidades estacionárias em um sistema quântico isolado. Neste trabalho mostramos que os valores esperados multitempo parecem estacionários em média em grandes sistemas, quando o estado inicial não é altamente ajustado e quando o observável é grosseiro tanto no espaço quanto no tempo. Isso significa que características multitempo relevantes, como a quantidade de memória no sistema quântico, são genericamente independentes dos tempos exatos investigados.

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As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-06-04 12:55:03). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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