量子熱化

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洞見 - 量子熱化

本文提出了一種基於全局淬滅協議實現動態熱化的機制，並在 IBM Quantum 컴퓨터 上進行了模擬實驗，驗證了該機制在預測正負絕對溫度下熱力學可觀測量及其波動方面的有效性。

少数の量子ビットからなる閉鎖量子系において、ランダムな相互作用を導入するグローバルクエンチを繰り返すと、系は初期状態のエネルギーに応じた正または負の絶対温度を持つギブス分布に従って熱平衡状態に達する。

即使對於具有高度簡併能譜的量子系統，只要系統的哈密頓量滿足特定條件，系統的初始狀態就能夠達到熱平衡狀態。

本研究提出了一種新的 Floquet 隨機量子線路模型，該模型展現出類似於量子自旋玻璃系統中的慢弛豫動力學，並通過調整特定量子閘的參數，可以極大地減緩其熱化過程。

在接近絕對零度的溫度下，量子相干性和玻色子激發會導致超流體系統的熱化速率出現差異，而有限溫度和多體相互作用則會抑制這種差異。

絶対零度付近では、ボース刺激と量子コヒーレンスにより熱緩和率が発散するが、有限温度と多体相互作用により収束に向かう。

該研究首次實現了「克雷洛夫受限熱化」，證明量子系統能夠在保留初始狀態記憶的同時實現熱化，挑戰了傳統量子熱化理論，並為量子處理器和量子感測器中的糾纏動力學控制提供了新思路。

這篇研究論文探討了經典流體動力學場論是否能夠預測多粒子量子系統的長時間動力學行為，並以一個受頻閃動力學影響的自旋鏈（或量子位元）為例，發現系統在長時間演化後展現出與流體動力學一致的行為，特別是不同算符的預測衰減行為與數值模擬結果高度吻合。

非對易守恆量（電荷）的引入可以破壞系統中的動力學對稱性，從而消除非穩態動力學並促進熱化。

在與經典對應系統相比之下，玻色-哈伯德環在莫特絕緣體區域展現出顯著更快的熱平衡速度，此現象歸因於一種類似於隧穿效應的量子傳輸機制，其提供了比經典系統中跨越遍歷區域的混沌擴散更有效的途徑。

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