Kuantum Sistemlerinde Çok Zamanlı İstatistiklerin Gevşemesi

Kuantum Sistemlerinde Çok Zamanlı İstatistiklerin Gevşemesi

Zaman Damgası: 1 Haziran 2023 8:30 AM
Kaynak Düğüm: 2699820

Neil Dowling1Pedro Figueroa-Romero2, Felix A. Pollock1, Philipp Strasberg3, ve Kavan Modi1

1Fizik ve Astronomi Okulu, Monash Üniversitesi, Victoria 3800, Avustralya
2Hon Hai Kuantum Bilişim Araştırma Merkezi, Taipei, Tayvan
3Física Teòrica: Informació i Fenòmens Quàntics, Department de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, ​​08193 Bellaterra (Barselona), İspanya

Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.

Özet

Denge istatistiksel mekaniği, fiziği makro ölçekte anlamak için güçlü araçlar sağlar. Ancak bunun mikroskobik kuantum tanımına dayanarak nasıl gerekçelendirilebileceği sorusu hala devam ediyor. Burada, tek zamanlı istatistiklere odaklanan saf durum kuantum istatistiksel mekaniğinin fikirlerini, izole edilmiş kuantum süreçlerinin dengelenmesini gösterecek şekilde genişletiyoruz. Yani, yeterince büyük zamanlar için çok zamanlı gözlemlenebilirlerin çoğunun, sistem çok fazla sayıda incelenmediği veya gözlemlenebilir olanın özellikle ince taneli olmadığı sürece, denge olmayan bir süreci dengedeki bir süreçten ayırt edemediğini gösteriyoruz. Sonuçlarımızın bir sonucu, Markovian olmama boyutunun ve dengesizlik sürecinin diğer çoklu zaman özelliklerinin de dengelenmesidir.

Öne çıkan görsel: Bir kuantum sürecinden hesaplanabilen rastgele, zamana bağlı çok zamanlı bir beklenti değeri $langle textbf{A__textbf{k} rangle_{Upsilon} (Delta t_1, dots,Delta t_k ) $ gösterilir (üstte) tensör $Upsilon$, üniter evrim süperoperatörleri $mathcal{U}i$ ve bazı başlangıç ​​durumu $rho$'dan oluşur. Başlangıç ​​durumunun birçok enerji özdurumuyla önemli ölçüde örtüştüğü bir sistem için, eğer sistem çok fazla $k$ incelenmezse, bu çok zamanlı korelasyon fonksiyonunun ortalama olarak zamandan bağımsız bir denge miktarından (altta) ayırt edilemez olduğunu gösteririz. $langle textbf{A__textbf{k} rangle_{Omega}$.

Popüler özet

Kesin yanlış durumun sürekli olarak gelişmesine rağmen, çok cisimli bir sistemin makroskobik özellikleri neden genellikle yaklaşık olarak sabittir? Kuantum mekaniğinin tek başına herhangi bir ek varsayım olmaksızın istatistiksel mekaniği türetmek için yeterli olması gerektiği yaygın bir inançtır. Bu bulmacanın önemli bir parçası, izole edilmiş bir kuantum sisteminde durağan niceliklerin nasıl gözlemlenebileceğinin belirlenmesidir. Bu çalışmada, büyük sistemlerde, başlangıç ​​durumunun çok ince ayarlanmadığı ve gözlemlenebilirliğin hem uzayda hem de zamanda kaba olduğu durumlarda, çok zamanlı beklenti değerlerinin ortalama olarak durağan göründüğünü gösterdik. Bu, kuantum sistemindeki bellek miktarı gibi ilgili çoklu zaman özelliklerinin genel olarak incelenen kesin zamanlardan bağımsız olduğu anlamına gelir.

► BibTeX verileri

► Referanslar

[1] A. Rivas ve SF van Huelga, Açık Kuantum Sistemleri (Springer-Verlag, 2012).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-23354-8

[2] I. Rotter ve JP Bird, Temsilci Prog. Fizik. 78, 114001 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​78/​11/​114001

[3] N. Pottier, Dengesizlik İstatistiksel Fizik: Doğrusal Geri Dönüşümsüz Süreçler, Oxford Lisansüstü Metinleri (Oxford University Press, 2010).

[4] R. Kubo, Temsilci Prog. Fizik. 29, 255 (1966).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​29/​1/​306

[5] U. Weiss, Kuantum Dağıtıcı Sistemler, 4. baskı. (Dünya Bilimsel, 2012).
https: / / doi.org/ 10.1142 / 8334

[6] G. Stefanucci ve R. van Leeuwen, Kuantum Sistemlerinin Dengesiz Çok Cisim Teorisi: Modern Bir Giriş (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139023979

[7] M. Lax, Phys. Rev. 157, 213 (1967).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.157.213

[8] FA Pollock, C. Rodríguez-Rosario, T. Frauenheim, M. Paternostro ve K. Modi, Phys. Rev. A 97, 012127 (2018a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.012127

[9] FA Pollock, C. Rodríguez-Rosario, T. Frauenheim, M. Paternostro ve K. Modi, Phys. Rev. Lett. 120, 040405 (2018b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.040405

[10] L. Li, MJ Hall ve HM Wiseman, Phys. Rep. 759, 1 (2018), kuantum Markov dışılık kavramları: Bir hiyerarşi.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2018.07.001

[11] S. Milz, F. Sakuldee, FA Pollock ve K. Modi, Quantum 4, 255 (2020a).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-20-255

[12] S. Milz ve K. Modi, PRX Quantum 2, 030201 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.030201

[13] N. Dowling, P. Figueroa-Romero, F. Pollock, P. Strasberg ve K. Modi, "Sonlu zaman aralıklarında Markovian olmayan kuantum süreçlerinin dengelenmesi" (2021), arXiv:2112.01099 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/10.48550/​arXiv.2112.01099
arXiv: 2112.01099

[14] N. Linden, S. Popescu, AJ Short ve A. Winter, Phys. Rev. E 79, 061103 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.79.061103

[15] C. Neuenhahn ve F. Marquardt, Phys. Rev. E 85, 060101(R) (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.85.060101

[16] L. Campos Venuti ve P. Zanardi, Phys. Rev. A 81, 022113 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.022113

[17] P. Bocchieri ve A. Loinger, Phys. Rev. 107, 337 (1957).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.107.337

[18] C. Gogolin ve J. Eisert, Rep. Prog. Fizik. 79, 056001 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​79/​5/​056001

[19] LC Venuti, “Kuantum mekaniğinde yinelenme süresi” (2015), arXiv:1509.04352 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/10.48550/​arXiv.1509.04352
arXiv: 1509.04352

[20] P. Reimann, Phys. Rahip Lett. 101, 190403 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.190403

[21] A. M. Alhambra, J. Riddell ve LP García-Pintos, Phys. Rahip Lett. 124, 110605 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.110605

[22] P. Figueroa-Romero, FA Pollock ve K. Modi, Commun. Fizik. 4, 127 (2021).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s42005-021-00629-w

[23] J. Gemmer, M. Michel ve G. Mahler, Kuantum Termodinamiği: Kompozit Kuantum Sistemlerinde Termodinamik Davranışın Ortaya Çıkışı, Fizikte Ders Notları (Springer Berlin Heidelberg, 2009).
https: / / doi.org/ 10.1007 / b98082

[24] L. D'Alessio, Y. Kafri, A. Polkovnikov ve M. Rigol, Adv. Fizik 65, 239 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2016.1198134

[25] T. Mori, TN Ikeda, E. Kaminishi ve M. Ueda, J. Phys. B: Saat. Mol. Opsiyonel 51, 112001 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1361-6455 / aabcdf

[26] F. Costa ve S. Shrapnel, Yeni J. Phys. 18, 063032 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​6/​063032

[27] G. Chiribella, GM D'Ariano ve P. Perinotti, Phys. Rev. A 80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

[28] H. Tasaki, Phys. Rahip Lett. 80, 1373 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.1373

[29] AJ Kısa, Yeni J. Phys. 13, 053009 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​5/​053009

[30] M. Ueda, Nat. Rev. Phys. 2, 669 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s42254-020-0237-x

[31] EB Davies ve JT Lewis, İletişim. Matematik. fizik 17, 239 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01647093

[32] G. Chiribella, GM D`Ariano ve P. Perinotti, EPL (Europhysics Letters) 83, 30004 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​83/​30004

[33] L. Hardy, J. Phys. A-Matematik. Teori. 40, 3081 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​s12

[34] L. Hardy, Philos. TR Sos. Bir 370, 3385 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2011.0326

[35] L. Hardy, "Operasyonel genel görelilik: Olasılıkçı, olasılıkçı ve kuantum" (2016), arXiv:1608.06940 [gr-qc].
https:/​/​doi.org/10.48550/​arXiv.1608.06940
arXiv: 1608.06940

[36] Cotler, C.-M. Jian, X.-L. Qi ve F. Wilczek, J. High Energy Phys. 2018, 93 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP09 (2018) 093

[37] D. Kretschmann ve RF Werner, Phys. Rev. A 72, 062323 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.062323

[38] F. Caruso, V. Giovannetti, C. Lupo ve S. Mancini, Rev. Mod. Phys. 86, 1203 (2014) 'de tarif edilmiştir.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1203

[39] C. Portmann, C. Matt, U. Maurer, R. Renner ve B. Tackmann, IEEE Transactions on Information Theory 63, 3277 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2017.2676805

[40] S. Shrapnel, F. Costa ve G. Milburn, New J. Phys. 20, 053010 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabe12

[41] O. Oreshkov, F. Costa ve Č. Brukner, Nat. Commun. 3, 1092 (2012) 'de tarif edilmiştir.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms2076

[42] P. Strasberg, Phys. Rev. E 100, 022127 (2019a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.100.022127

[43] C. Giarmatzi ve F. Costa, Quantum 5, 440 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-26-440

[44] P. Strasberg ve A. Winter, Phys. Rev. E 100, 022135 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.100.022135

[45] P. Strasberg, Phys. Rahip Lett. 123, 180604 (2019b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.180604

[46] P. Strasberg ve MG Díaz, Phys. Rev. A 100, 022120 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022120

[47] S. Milz, D. Egloff, P. Taranto, T. Theurer, MB Plenio, A. Smirne ve SF Huelga, Phys. Rev. X 10, 041049 (2020b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.041049

[48] V. Chernyak, F. cv Šanda ve S. Mukamel, Phys. Rev. E 73, 036119 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.73.036119

[49] GS Engel, TR Calhoun, EL Read, T.-K. Ahn, T. Mancal, Y.-C. Cheng, RE Blankenship ve GR Fleming, Nature 446, 782 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature05678

[50] F. Krumm, J. Sperling ve W. Vogel, Phys. Rev. A 93, 063843 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.063843

[51] E. Moreva, M. Gramegna, G. Brida, L. Maccone ve M. Genovese, Phys. Rev. D 96, 102005 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.96.102005

[52] HG Duan, VI Prokhorenko, RJ Cogdell, K. Ashraf, AL Stevens, M. Thorwart ve RJD Miller, Proc Natl Acad Sci USA 114, 8493 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1702261114

[53] M. Ringbauer, F. Costa, ME Goggin, AG White ve A. Fedrizzi, npj Quantum Information 4, 37 (2018).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-018-0086-il

[54] GAL White, CD Hill, FA Pollock, LCL Hollenberg ve K. Modi, Nature Communications 11, 6301 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-20113-3

[55] GAL White, FA Pollock, LCL Hollenberg, CD Hill ve K. Modi, "Çok cisimden çok zaman fiziğine" (2022), arXiv:2107.13934 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/10.48550/​arXiv.2107.13934
arXiv: 2107.13934

[56] L. Knipschild ve J. Gemmer, Phys. Rev. E 101, 062205 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.101.062205

[57] P. Taranto, FA Pollock ve K. Modi, npj Quantum Information 7, 149 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00481-4

[58] S. Milz, MS Kim, FA Pollock ve K. Modi, Phys. Rahip Lett. 123, 040401 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.040401

[59] D. Burgarth, P. Facchi, M. Ligabò ve D. Lonigro, Phys. Rev. A 103, 012203 (2021a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.012203

[60] D. Burgarth, P. Facchi, D. Lonigro ve K. Modi, Phys. Rev. A 104, L050404 (2021b).
https:/​/​doi.org/10.1103/​PhysRevA.104.L050404

[61] FGSL Brandão, E. Crosson, MB Şahinoğlu ve J. Bowen, Phys. Rahip Lett. 123, 110502 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.110502

[62] JM Deutsch, Phys. Rev. A 43, 2046 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.43.2046

[63] M. Srednicki, Phys. Rev. E 50, 888 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.50.888

[64] M. Srednicki, J. Phys. A-Matematik. Gen. 32, 1163 (1999).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​32/​7/​007

[65] M. Rigol, V. Dunjko, V. Yurovsky ve M. Olshanii, Phys. Rahip Lett. 98, 050405 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.050405

[66] M. Rigol, V. Dunjko ve M. Olshanii, Nature 452, 854 EP (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature06838

[67] CJ Turner, AA Michailidis, DA Abanin, M. Serbyn ve Z. Papić, Nat. Fizik. 14, 745 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-018-0137-5

[68] JM Deutsch, Temsilci Prog. Fizik. 81, 082001 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​aac9f1

[69] J. Richter, J. Gemmer ve R. Steinigeweg, Phys. Rev. E 99, 050104(R) (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.99.050104

[70] S. Milz, C. Spee, Z.-P. Xu, FA Pollock, K. Modi ve O. Gühne, SciPost Phys. 10, 141 (2021).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.10.6.141

[71] R. Dümcke, J. Math. Fizik. 24, 311 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.525681

[72] P. Figueroa-Romero, K. Modi ve FA Pollock, Quantum 3, 136 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-04-30-136

[73] Alexei Kitaev, “2015 çığır açan ödül temel fizik sempozyumu,” url: https://​/​breakthroughprize.org/​Laureates/​1/​L3 (2014).
https://​/​breakthroughprize.org/​Laureates/​1/​L3

[74] M. Zonnios, J. Levinsen, MM Parish, FA Pollock ve K. Modi, Phys. Rahip Lett. 128, 150601 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.150601

[75] N. Dowling ve K. Modi, "Kuantum kaosu = hacim kanunu uzay-zamansal dolaşma" (2022), arXiv:2210.14926 [quant-ph].
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.2210.14926
arXiv: 2210.14926

[76] G. Styliaris, N. Anand ve P. Zanardi, Phys. Rahip Lett. 126, 030601 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.030601

[77] AJ Short ve TC Farrelly, New J. Phys. 14, 013063 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​14/​1/​013063

[78] A. Riera, C. Gogolin ve J. Eisert, Phys. Rahip Lett. 108, 080402 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.080402

[79] ASL Malabarba, LP Garcia-Pintos, N. Linden, TC Farrelly ve AJ Short, Phys. Rev. E 90, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.90.012121

[80] H. Wilming, TR de Oliveira, AJ Short ve J. Eisert, "Kapalı kuantum çok cisimli sistemlerde dengeleme süreleri", Thermodynamics in the Quantum Regime: Fundamental Aspects and New Directions, editör: F. Binder, LA Correa, C. Gogolin, J. Anders ve G. Adesso (Springer International Publishing, Cham, 2018) s. 435–455.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-99046-0_18

[81] S. Milz, FA Pollock ve K. Modi, Açık Sistem. Enf. Din. 24, 1740016 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161217400169

[82] J. Watrous, Kuantum Bilgisi Teorisi (Cambridge University Press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[83] MM Wilde, “Klasikten Kuantum Shannon Teorisine” (2011), arXiv:1106.1445 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976.001
arXiv: 1106.1445

[84] J. Watrous, Quantum Inf. Hesapla. 5 (2004), 10.26421/​QIC5.1-6.
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC5.1-6

[85] P. Taranto, S. Milz, FA Pollock ve K. Modi, Phys. Rev. A 99, 042108 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.042108

[86] WR Inc., "Mathematica, Sürüm 12.3.1", Champaign, IL, 2021.

[87] J. Miszczak, Z. Puchała ve P. Gawron, “Kuantum sistemlerinin analizi için Qi paketi” (2011-).
https://​/​github.com/​iitis/​qi

Alıntılama

[1] Philipp Strasberg, “Tutarsızlıksız(hariç) Klasiklik: Kavramlar, Markovianite ile ilişki ve rastgele matris teorisi yaklaşımı”, arXiv: 2301.02563, (2023).

[2] Philipp Strasberg, Teresa E. Reinhard ve Joseph Schindler, "Her Şey Her Yerde Hepsi Aynı Anda: A First Princes Numerical Gösterim of Emergent Decoherent Historys", arXiv: 2304.10258, (2023).

[3] Philipp Strasberg, Andreas Winter, Jochen Gemmer ve Jiaozi Wang, "Klasiklik, Markovianlık ve saf devlet dinamiklerinden yerel ayrıntılı denge", arXiv: 2209.07977, (2022).

[4] Neil Dowling ve Kavan Modi, “Kuantum Kaos = Hacim-Yasası Uzay-zamansal Dolaşma”, arXiv: 2210.14926, (2022).

[5] IA Aloisio, GAL White, CD Hill ve K. Modi, “Açık Kuantum Sistemlerinin Örnekleme Karmaşıklığı”, PRX Kuantum 4 2, 020310 (2023).

[6] Neil Dowling, Pedro Figueroa-Romero, Felix A. Pollock, Philipp Strasberg ve Kavan Modi, “Sonlu Zaman Aralıklarında Çok Zamanlı Kuantum Süreçlerinin Dengelenmesi”, arXiv: 2112.01099, (2021).

[7] Pengfei Wang, Hyukjoon Kwon, Chun-Yang Luan, Wentao Chen, Mu Qiao, Zinan Zhou, Kaizhao Wang, MS Kim ve Kihwan Kim, "Ölçüm geri eylemi olmadan çok zamanlı kuantum istatistiklerinin gösterilmesi", arXiv: 2207.06106, (2022).

Yukarıdaki alıntılar SAO / NASA REKLAMLARI (son başarıyla 2023-06-04 12:55:03) güncellendi. Tüm yayıncılar uygun ve eksiksiz alıntı verisi sağlamadığından liste eksik olabilir.

On Crossref'in alıntı yaptığı hizmet alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2023-06-04 12:55:02).

Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.

Zaman Damgası:

Den fazla Kuantum Günlüğü