論文の概要: Directly Revealing Entanglement Dynamics through Quantum Correlation Transfer Functions with Resultant Demonstration of the Mechanism of Many-Body Localization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.11223v1
• Date: Wed, 26 Jan 2022 22:50:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-02-27 20:18:38.456685
• Title: Directly Revealing Entanglement Dynamics through Quantum Correlation Transfer Functions with Resultant Demonstration of the Mechanism of Many-Body Localization
• Title（参考訳）: 多体局在のメカニズムの実証による量子相関伝達関数によるエンタングルメントダイナミクスの直接展開
• Authors: Peyman Azodi, Herschel A.Rabitz
• Abstract要約: 本稿では,多体量子系における絡み合いダイナミクスに対する量子相関伝達関数 (QCTF) アプローチを提案する。 QCTFは、多体系の時間進化を計算するボトルネックを回避し、システムのハミルトニアンと直接的に特徴付けられることを示す。 また、QCTFは固有状態熱化仮説(ETH)研究の新たな基盤を提供することを示した。
• 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: The fundamental link between entanglement dynamics and non-equilibrium statistics in isolated quantum systems has been established in theory and confirmed via experiment. However, the understanding of several consequential phenomena, such as the Many-Body Localization (MBL), has been obstructed by the lack of a systematic approach to obtain many-body entanglement dynamics. This paper introduces the Quantum Correlation Transfer Function (QCTF) approach to entanglement dynamics in many-body quantum systems and employs this new framework to demonstrate the mechanism of MBL in disordered spin chains. We show that in the QCTF framework, the entanglement dynamics of two-level constituent particles of a many-body quantum system can be fully characterized directly from the system's Hamiltonian, which circumvents the bottleneck of calculating the many-body system's time-evolution. By employing the QCTF-based approach to entanglement dynamics, we demonstrate MBL dynamics in disordered Heisenberg spin chains through the suppressed quasi-periodic spin's entanglement evolution after a quench from an anti-ferromagnetic state. Furthermore, we prove the validity of a previous fundamental conjecture regarding the MBL phase by showing that in strongly-disordered spin chains with short-range interactions, the quantum correlation between particles is exponentially attenuated with respect to the site-to-site distance. Moreover, we obtain the lowest possible amplitude of the quasi-periodic spin's entanglement as a function of disorder in the chain. The QCTF analysis is verified by exact numerical simulation of the system's evolution. We also show that QCTF provides a new foundation to study the Eigenstate Thermalization Hypothesis (ETH). The QCTF methodology can be extended in various ways to address general issues regarding non-equilibrium quantum thermodynamics in spin lattices with different geometries.
• Abstract（参考訳）: 孤立量子系における絡み合いダイナミクスと非平衡統計の基本的な関係は理論上確立され、実験によって確認されている。 しかし、Multi-Body Localization (MBL)のようないくつかの連続現象の理解は、多体絡み合いのダイナミクスを得るための体系的なアプローチの欠如によって妨げられている。 本稿では、多体量子系における絡み合いダイナミクスに対する量子相関伝達関数(QCTF)アプローチを導入し、この新しい枠組みを用いて、乱れたスピン鎖におけるMBLのメカニズムを実証する。 QCTFフレームワークでは、多体量子系の2レベル構成粒子の絡み合いのダイナミクスが、多体系の時間進化を計算するボトルネックを回避するために、系のハミルトンから直接的に特徴付けられることを示す。 エンタングルメントダイナミクスに対するqctfに基づくアプローチを用いることで、反強磁性状態からのクエンチ後の準周期スピンのエンタングルメント進化を抑制することにより、乱れたハイゼンベルクスピンチェーンにおけるmblダイナミクスを実証する。 さらに, 短距離相互作用を持つ強秩序スピン鎖では, 粒子間の量子相関がサイト-サイト間距離に対して指数関数的に減衰することを示すことにより, MBL相に関する過去の基本的な予想の有効性を証明した。 さらに、準周期スピンの絡み合いの最小の振幅を連鎖の障害の関数として得る。 QCTF解析はシステムの進化の正確な数値シミュレーションによって検証される。 また,QCTFは固有状態熱化仮説(ETH)研究の新たな基盤を提供することを示した。 QCTF法は、異なる測地を持つスピン格子における非平衡量子熱力学に関する一般的な問題に対処するために、様々な方法で拡張することができる。

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