Equilibrium formation in quantum networks
Project goals
The project investigates the long-time dynamics of complex quantum systems with particular emphasis on obtaining a clear understanding ofb the approach to equilibrium. We address this problem in the context of quantum Markov processes. We study their asymptotic evolution, classify families of quantum Markov processes exhibiting stationary asymptotic behavior, and investigate the rates with which quantum Markov processes approach their asymptotic regime. Simultaneously we examine the problem of equilibration in quantum networks of qudit systems. Within this model we study analytically how the interplay between free evolution of qudits and random bipartite interaction among them determines their asymptotic evolution. In particular, we explore the conditions under which multipartite quantum networks or their subsystems equilibrate; estimate rigorous lower bounds on rates of convergence towards stationary quantum states and elucidate the role of conserved quantities. Moreover we inspect how the asymptotic properties of quantum networks depend on the number of qudits.
Keywords
equilibriumasymptotic dynamicsstationary state,equilibrium statequantum evolutionthermalizationmarkov processrate of convergencequantum operationsGibbs statethermalizationquantum semigroups
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
16-09824S
Alternative language
Project name in Czech
Formování rovnovážných stavů v kvantových sítích
Annotation in Czech
Projekt se věnuje studiu asymptotické dynamiky komplexních kvantových systémů s důrazem na pochopení, jak tyto systémy dosahují rovnovážného stavu. V rámci projektu řešíme tento problém pro Markovovské procesy. Studujeme jejich asymptotické chování, klasifikujeme třídy Markovovských řetězců se stacionární asymptotickou dynamikou a zkoumáme rychlost, s kterou tyto dynamiky dosahují svého asymptotického režimu. Paralelně zkoumáme problém ekvilibrace v kvantových sítích s qudity. V rámci tohoto modelu vyšetřujeme analyticky, jak vzájemná souhra mezi volným vývojem quditů a jejich náhodnou dvoučásticovou interakcí ovlivňuje asymptotický vývoj celého systému. Speciálně se soustředíme na řešení otázky dosažení rovnováhy celé kvantové sítě nebo jejích podsystémů, nalezení odhadu rychlosti vývoje kvantových sítí směrem k jejich stacionárnímu stavu a objasnění úlohy, kterou mají zachovávající se veličiny při formování rovnovážných stavů. Studujeme dále, jak se asymptotické vlastnosti kvantových sítí mění v závislosti na počtu interagujících quditů.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
BE - Theoretical physics
CEP - secondary branch
—
CEP - another secondary branch
—
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The theoretical project concerned the asymptotic evolution of quantum Markov processes and related topics. The team has solved a number of questions in the equilibration of complex quantum systems. The project resulted in seven relevant publications. A significant part of work was done by students, seven students participated on its solution. The project followed the financial rules.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2016
Realization period - end
Jul 22, 2020
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 26, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Apr 12, 2021
Finance
Total approved costs
3,870 thou. CZK
Public financial support
3,480 thou. CZK
Other public sources
390 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
3 870 CZK thou.
Public support
3 480 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BE - Theoretical physics
Solution period
01. 01. 2016 - 22. 07. 2020