論文の概要: Long-range-ordered phase in a quantum Heisenberg chain with interactions beyond nearest neighbors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.04271v2
• Date: Wed, 18 Aug 2021 05:15:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-08 20:22:20.483044
• Title: Long-range-ordered phase in a quantum Heisenberg chain with interactions beyond nearest neighbors
• Title（参考訳）: 近傍近傍の相互作用を持つ量子ハイゼンベルク鎖の長距離秩序相
• Authors: Zehan Li, Sayan Choudhury, and W. Vincent Liu
• Abstract要約: 空洞を媒介とする無限範囲相互作用はハイゼンベルク$XXZ$スピン鎖において高速なスクランブルを誘導することができる。 我々はこれらの相互作用の相互作用から、この系に現われる量子位相のカレイドスコープを分析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Spin ensembles coupled to optical cavities provide a powerful platform for engineering synthetic quantum matter. Recently, we demonstrated that cavity mediated infinite range interactions can induce fast scrambling in a Heisenberg $XXZ$ spin chain (Phys. Rev. Research {\bf 2}, 043399 (2020)). In this work, we analyze the kaleidoscope of quantum phases that emerge in this system from the interplay of these interactions. Employing both analytical spin-wave theory as well as numerical DMRG calculations, we find that there is a large parameter regime where the continuous $U(1)$ symmetry of this model is spontaneously broken and the ground state of the system exhibits $XY$ order. This kind of symmetry breaking and the consequent long range order is forbidden for short range interacting systems by the Mermin-Wagner theorem. Intriguingly, we find that the $XY$ order can be induced by even an infinitesimally weak infinite range interaction. Furthermore, we demonstrate that in the $U(1)$ symmetry broken phase, the half chain entanglement entropy violates the area law logarithmically. Finally, we discuss a proposal to verify our predictions in state-of-the-art quantum emulators.
• Abstract（参考訳）: 光キャビティと結合したスピンアンサンブルは、合成量子物質を工学する強力なプラットフォームを提供する。 近年,キャビティを介する無限範囲相互作用はハイゼンベルク$XXZ$スピンチェーン(Phys)において高速なスクランブルを誘導することを示した。 rev. research {\bf 2}, 043399 (2020)。 本研究では,これらの相互作用の相互作用から,この系に現われる量子位相のカレイドスコープを解析する。 解析的スピン波理論と数値的DMRG計算の両方を用いると、このモデルの連続的な$U(1)$対称性が自発的に破られ、系の基底状態が$XY$オーダーを示すような大きなパラメータ構造が存在することが分かる。 この種の対称性の破れと連続な長距離順序は、メルミン-ワグナーの定理により短距離相互作用系では禁止される。 興味深いことに、$XY$ の順序は無限小に弱い無限範囲の相互作用によっても引き起こされる。 さらに、$U(1)$対称性の破れ相では、半鎖絡みエントロピーが領域法則を対数的に破ることを示した。 最後に、最先端量子エミュレータにおける予測を検証する提案について述べる。

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