开放量子系统中的指数加速弛豫与量子姆潘巴效应

该研究团队研究了开放量子系统中的量子姆潘巴效应,这类系统的有效动力学由戴维斯映射描述。研究人员提出了一类基于置换矩阵的幺正变换,这些变换作用于系统初始态时能够:(i)抑制非幺正动力学中最慢衰减模式的贡献;(ii)确保初始态与稳态具有最大可区分性。第一个要求保证了向稳态的指数级加速收敛,而第二个条件意味着初始远离平衡态的量子系统比接近平衡态的系统更快趋于稳态。该方案实现了真正的姆潘巴效应,且数值模拟所需的计算量较低。研究证明,对于任意初始态,在给定信息论可区分性度量下,总存在一个置换矩阵能最大化其与平衡态的距离。团队以横向场伊辛链和XXZ链(均弱耦合于玻色热库)的非幺正动力学为例,展示了希尔伯特-施密特距离、量子相对熵和迹距离捕捉到的量子姆潘巴效应。该工作为开放量子系统中实现真正的量子姆潘巴效应提供了普适而灵活的理论框架。
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提交arXiv: 2025-12-08 13:53

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