論文の概要: Probing phase transitions in non-Hermitian systems with Multiple Quantum Coherences

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.02505v3
• Date: Mon, 25 Oct 2021 23:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 01:00:53.199026
• Title: Probing phase transitions in non-Hermitian systems with Multiple Quantum Coherences
• Title（参考訳）: 多重量子コヒーレンスをもつ非エルミート系のプローブ相転移
• Authors: Diego Paiva Pires, Tommaso Macr\`i
• Abstract要約: 非エルミート系における平衡相転移を探索するための多重量子コヒーレンスの有用性を示す。 この結果は、非エルミート量子センシング、量子熱力学、および非エルミート皮膚効果の研究に応用できる。
• 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: Understanding the interplay between quantum coherence and non-Hermitian features would enable the devising of quantum technologies based on dissipative systems. In turn, quantum coherence can be characterized in terms of the language of multiple quantum coherences (MQCs) originally developed in solid-state nuclear magnetic resonance (NMR), nowadays applied to the detection of quantum chaos, and to the study of criticality in many-body quantum systems. Here we show the usefulness of MQCs for probing equilibrium phase transitions in non-Hermitian systems. To do so, we investigate the connection of quantum coherences and critical points for several paradigmatic non-Hermitian Hamiltonians. For a non-Hermitian two-level system, MQCs witness the parity-symmetry breaking phase transition from the unbroken to the broken phase. Furthermore, for the non-Hermitian transverse field Ising model, MQCs capture the Yang-Lee phase transition in which the ground state energy acquires a nonzero imaginary component. For the disordered Hatano-Nelson (HN) model with periodic boundary conditions, MQCs testify the emergence of mobility edges in the spectrum of this model. In addition, MQCs signal the topological phase transition exhibited by the complex energy spectra of the disorder-free HN model. Finally, we comment on experimentally probing phase transitions in NMR systems realizing non-Hermitian Hamiltonians. Our results have applications to non-Hermitian quantum sensing, quantum thermodynamics, and in the study of the non-Hermitian skin effect.
• Abstract（参考訳）: 量子コヒーレンスと非エルミート的特徴の相互作用を理解することは、散逸系に基づく量子技術の発展を可能にする。 量子コヒーレンス(quantum coherences)は、もともと固体核磁気共鳴(NMR)で開発された複数の量子コヒーレンス(MQCs)の言語で特徴づけられ、今日では量子カオスの検出や、多体量子系の臨界性の研究に応用されている。 ここでは、非エルミート系における平衡相転移を求めるためのMQCsの有用性を示す。 そのため、量子コヒーレンスといくつかのパラダイム的非エルミート的ハミルトン多様体の臨界点の関係について検討する。 非エルミート二層系では、MQCはパリティ対称性の破れ相が破れていない状態から壊れた状態へ遷移するのを目撃する。 さらに、非エルミート逆場イジングモデルでは、MQCは基底状態エネルギーが非ゼロ仮想成分を取得するヤン・リー相転移をキャプチャする。 周期境界条件が乱れた波多野・ネルソン(HN)モデルに対して、MQCは、このモデルのスペクトルにおけるモビリティエッジの出現を実証する。 さらに、MQCsは障害のないHNモデルの複素エネルギースペクトルで表される位相相転移をシグナルとする。 最後に、非エルミートハミルトニアンを実現するNMR系の相転移を実験的に予測する。 以上の結果は,非エルミート量子センシング,量子熱力学,非エルミート皮膚効果の研究に応用できる。

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