論文の概要: Breakdown of quantum-classical correspondence and dynamical generation of entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.06605v1
• Date: Wed, 14 Apr 2021 03:09:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-03 21:20:51.570922
• Title: Breakdown of quantum-classical correspondence and dynamical generation of entanglement
• Title（参考訳）: 量子古典対応の崩壊と絡み合いの動的生成
• Authors: Chushun Tian and Kun Yang
• Abstract要約: カオスキャビティに閉じ込められた理想フェルミガスによる量子絡み合いの発生について検討する。 粒子運動の量子古典的対応の分解は、多体波動関数の空間構造を劇的に変化させることで、絡み合い構造に大きな変化をもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.167267225728292
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The {\it exchange} interaction arising from the particle indistinguishability is of central importance to physics of many-particle quantum systems. Here we study analytically the dynamical generation of quantum entanglement induced by this interaction in an isolated system, namely, an ideal Fermi gas confined in a chaotic cavity, which evolves unitarily from a non-Gaussian pure state. We find that the breakdown of the quantum-classical correspondence of particle motion, via dramatically changing the spatial structure of many-body wavefunction, leads to profound changes of the entanglement structure. Furthermore, for a class of initial states, such change leads to the approach to thermal equilibrium everywhere in the cavity, with the well-known Ehrenfest time in quantum chaos as the thermalization time. Specifically, the quantum expectation values of various correlation functions at different spatial scales are all determined by the Fermi-Dirac distribution. In addition, by using the reduced density matrix (RDM) and the entanglement entropy (EE) as local probes, we find that the gas inside a subsystem is at equilibrium with that outside, and its thermal entropy is the EE, even though the whole system is in a pure state. As a by-product of this work, we provide an analytical solution supporting an important conjecture on thermalization, made and numerically studied by Garrison and Grover in: Phys. Rev. X \textbf{8}, 021026 (2018), and strengthen its statement.
• Abstract（参考訳）: 粒子の不明瞭性から生じる相互作用は、多粒子量子系の物理学において重要である。 本稿では,この相互作用によって引き起こされる量子エンタングルメントの動的生成,すなわち,非ガウス純状態から一元的に進化するカオスキャビティに閉じ込められた理想フェルミガスを解析的に検討する。 粒子運動の量子古典的対応の崩壊は、多体波動関数の空間構造を劇的に変化させることによって、絡み合い構造を大きく変化させる。 さらに、初期状態のクラスでは、そのような変化はキャビティの至る所で熱平衡へのアプローチにつながり、量子カオスにおけるよく知られたエレンフェスト時間は熱化時間である。 具体的には、異なる空間スケールでの様々な相関関数の量子期待値は、すべてフェルミ・ディラック分布によって決定される。 さらに、還元密度行列(RDM)とエンタングルメントエントロピー(EE)を局所プローブとして、サブシステム内の気体は外部と平衡であり、その熱エントロピーは、系全体が純粋な状態であるにもかかわらずEEである。 本研究の副産物として,ガリソンとグローバーがphysで行った,熱分解に関する重要な予想を支持する解析解を提案する。 X \textbf{8}, 021026 (2018) を参照。

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