Hay dos cosas distintas que son potencialmente interesantes al pasar de una arquitectura de 32 a una de 64 bits:
1) las ventajas inherentes a hablar de operaciones matemáticas de 64 bits en lugar de 32 bits. Lo principal que hizo esto para los ordenadores fue hacer que fuera barato y fácil de soportar >4GB de RAM, pero por supuesto para el iPhone eso todavía no importa. También significa que las matemáticas de 64 bits son más rápidas, lo que a veces puede ser bueno para la encriptación o el vídeo, pero no mucho más en el espacio de consumo (aunque muchas CPUs hacen varias operaciones especiales, por lo que esto no es realmente una preocupación). Y hay una desventaja: usar y obtener 64 bits en lugar de 32 todo el tiempo significa que se necesita más memoria y ancho de banda de memoria en algunos escenarios de lo que se necesitaría de otra manera.
Esto es probablemente un lavado en este momento.
2) Las ventajas separadas de pasar a una arquitectura que ha sido diseñada bajo las restricciones modernas. ARM ha hecho un gran negocio de su nueva ISA de 64 bits que es inherentemente más eficiente de manejar que su antigua de 32 bits (por lo que hacer las mismas cosas en casi las mismas formas es más rápido, independientemente de cualquier otra cosa). Además, las CPUs ARM de 64 bits tienen más "registros", que son las ubicaciones de memoria dentro de la CPU donde se realiza todo el trabajo (las cosas se leen en los registros desde la memoria, se trabaja con ellas y luego se devuelven a la memoria). Esto hace que muchas cosas sean mucho más rápidas porque la CPU puede hacer más trabajo sin tener que esperar por los datos.
Si sólo quieres benchmarks en bruto, mira aquí: http://arstechnica.com/apple/2013/09/review-with-the-iphone-5s-apple-lays-groundwork-for-a-brighter-future/3/
Específicamente nota la diferencia entre las versiones de 32 y 64 bits del mismo software!