論文の概要: Probing infinite many-body quantum systems with finite-size quantum simulators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.12378v3
• Date: Sat, 2 Apr 2022 11:04:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-17 01:03:23.797019
• Title: Probing infinite many-body quantum systems with finite-size quantum simulators
• Title（参考訳）: 有限サイズ量子シミュレータによる無限多体量子系探索
• Authors: Viacheslav Kuzmin, Torsten V. Zache, Christian Kokail, Lorenzo Pastori, Alessio Celi, Mikhail Baranov, Peter Zoller
• Abstract要約: 本稿では,与えられた有限サイズのシミュレータを,そのバルク領域,混合状態に直接準備して最適に利用するプロトコルを提案する。 1次元と2次元の自由フェルミオン系について、基礎となる物理学を説明し説明する。 非可積分拡張Su-Schrieffer-Heegerモデルの例として、我々のプロトコルがQPTのより正確な研究を可能にすることを示す。
• 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: Experimental studies of synthetic quantum matter are necessarily restricted to approximate ground states prepared on finite-size quantum simulators. In general, this limits their reliability for strongly correlated systems, for instance, in the vicinity of a quantum phase transition (QPT). Here, we propose a protocol that makes optimal use of a given finite-size simulator by directly preparing, on its bulk region, a mixed state representing the reduced density operator of the translation-invariant infinite-sized system of interest. This protocol is based on coherent evolution with a local deformation of the system Hamiltonian. For systems of free fermions in one and two spatial dimensions, we illustrate and explain the underlying physics, which consists of quasi-particle transport towards the system's boundaries while retaining the bulk "vacuum". For the example of a non-integrable extended Su-Schrieffer-Heeger model, we demonstrate that our protocol enables a more accurate study of QPTs. In addition, we demonstrate the protocol for an interacting spinful Fermi-Hubbard model with doping for 1D chains and a small two-leg ladder, where the initial state is a random superposition of energetically low-lying states.
• Abstract（参考訳）: 合成量子物質の実験的研究は、有限サイズの量子シミュレータで作成される近似基底状態に限定される。 一般に、これは量子相転移(QPT)の近傍での強い相関系に対する信頼性を制限する。 本稿では,有限サイズのシミュレータを最適に利用するプロトコルを提案し,そのバルク領域上で,翻訳不変な無限サイズのシステムにおいて,密度演算子を減少させる混合状態を直接生成する。 このプロトコルは、ハミルトニアン系の局所的な変形を伴うコヒーレントな進化に基づいている。 1次元と2次元の自由フェルミオン系に対しては、バルクの「真空」を維持しながら、系の境界に向かって準粒子輸送からなる基礎物理学を説明し、説明する。 非可積分拡張Su-Schrieffer-Heegerモデルの例として、我々のプロトコルがQPTのより正確な研究を可能にすることを示す。 さらに, 1次元鎖のドーピングと, 初期状態がエネルギー的に低い状態のランダムな重ね合わせとなる小さな2脚ラグを用いた, 相互作用するスピンフルフェルミ・ハバードモデルのプロトコルを実証する。

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