論文の概要: Measurements conspire nonlocally to restructure critical quantum states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.09476v3
- Date: Thu, 30 May 2024 06:03:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-01 00:22:17.082691
- Title: Measurements conspire nonlocally to restructure critical quantum states
- Title（参考訳）: 臨界量子状態の再構成に非局所的に共謀する測定
- Authors: Samuel J. Garratt, Zack Weinstein, Ehud Altman,
- Abstract要約: 臨界量子基底状態の局所的な測定が長距離相関に与える影響について検討する。
空間の延長領域上で行われる任意の局所的な測定は、長距離相関において遷移を駆動するために共謀できることを示す。
- 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: We study theoretically how local measurements perfomed on critical quantum ground states affect long-distance correlations. These states are highly entangled and feature algebraic correlations between local observables. As a consequence, local measurements can have highly nonlocal effects. Our focus is on Tomonaga-Luttinger liquid (TLL) ground states, a continuous family of critical states in one dimension whose structure is parameterized by a Luttinger parameter $K$. We show that arbitrarily weak local measurements, performed over extended regions of space, can conspire to drive transitions in long-distance correlations. Conditioning first on a particular measurement outcome we show that there is a transition in the character of the post-measurement quantum state for $K<1$, and highlight a formal analogy with the effect of a static impurity on transport through a TLL. To investigate the full ensemble of measurement outcomes we consider averages of physical quantities which are necessarily nonlinear in the system density matrix. We show how their behavior can be understood within a replica field theory, and for the measurements that we consider we find that the symmetry of the theory under exchange of replicas is broken for $K<1/2$. A well-known barrier to experimentally observing the collective effects of multiple measurements has been the need to post-select on random outcomes. Here we resolve this problem by introducing cross-correlations between experimental measurement results and classical simulations, which act as resource-efficient probes of the transition. The phenomena we discuss are, moreover, robust to local decoherence.
- Abstract（参考訳）: 理論的には、臨界量子基底状態の局所的な測定が長距離相関にどのように影響するかを考察する。
これらの状態は極めて絡み合いがあり、局所観測値間の代数的相関が特徴である。
その結果、局所的な測定は極めて非局所的な効果を持つ。
我々の焦点は、ルッティンガーパラメータが$K$でパラメータ化される1次元における臨界状態の連続族である、友長・ラッティンガー液体(TLL)基底状態である。
空間の延長領域上で行われる任意の局所的な測定は、長距離相関において遷移を駆動するために共謀できることを示す。
まず, 測定後の量子状態が$K<1$で推移していることを示し, 静的不純物がTLLを経由する輸送に与える影響を, フォーマルな類似点として強調する。
測定結果の完全なアンサンブルを調べるために,システム密度行列において必然的に非線形な物理量の平均を考える。
レプリカ場理論において、それらの振る舞いがどのように理解されるかを示し、レプリカの交換による理論の対称性が$K<1/2$で破られることを示す。
複数の測定結果の集合的効果を実験的に観察する上でよく知られた障壁は、ランダムな結果に対する選択後の必要性である。
ここでは、実験結果と遷移の資源効率の高いプローブとして機能する古典シミュレーションの相互相関を導入することで、この問題を解決する。
私たちが議論する現象は、さらに、局所的なデコヒーレンスに対して堅牢である。
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