論文の概要: Quantum and classical correlations in open quantum-spin lattices via
truncated-cumulant trajectories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.13377v3
- Date: Sun, 11 Dec 2022 03:07:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-25 00:21:56.104055
- Title: Quantum and classical correlations in open quantum-spin lattices via
truncated-cumulant trajectories
- Title（参考訳）: truncated-cumulant trajectoriesによる開量子スピン格子の量子および古典的相関
- Authors: Wouter Verstraelen and Dolf Huybrechts and Tommaso Roscilde and
Michiel Wouters
- Abstract要約: 開系力学の解法に基づき,開量子スピン格子を扱う新しい方法を示す。
本研究では, 散逸性2次元XYZ格子の相転移のパラダイム的場合において, 自然崩壊を条件として, このアプローチを検証した。
- 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 study of quantum many-body physics in Liouvillian open quantum systems
becomes increasingly important with the recent progress in experimental control
on dissipative systems and their technological exploitation . A central
question in open quantum systems concerns the fate of quantum correlations, and
the possibility of controlling them by engineering the competition between the
Hamiltonian dynamics and the coupling to a bath. Such a question is challenging
from a theoretical point of view, as numerical methods faithfully accounting
for quantum correlations are either relying on exact diagonalization, limiting
drastically the sizes that can be treated; or on approximations on the range or
strength of quantum correlations, associated to the choice of a specific Ansatz
for the density matrix. In this work we propose a new method to treat open
quantum-spin lattices, based on stochastic quantum trajectories for the
solution of the open-system dynamics. Along each trajectory, the hierarchy of
equations of motion for many-point spin-spin correlators is truncated to a
given finite order, assuming that multivariate $k$-th order cumulants vanish
for $k$ exceeding a cutoff $k_c$. This allows tracking the evolution of quantum
spin-spin correlations up to order $k_c$ for all length scales. We validate
this approach in the paradigmatic case of the phase transitions of the
dissipative 2D XYZ lattice, subject to spontaneous decay. We convincingly
assess the existence of steady-state phase transitions from paramagnetic to
ferromagnetic, and back to paramagnetic, upon increasing one of the Hamiltonian
couplings; as well as their classical Ising nature. Moreover, the approach
allows us to show the presence of significant quantum correlations in the
vicinity of the dissipative critical point, and to unveil the presence of spin
squeezing, a tight lower bound to the quantum Fisher information.
- Abstract（参考訳）: リウビリアン開量子システムにおける量子多体物理学の研究は、散逸系に対する最近の実験的制御の進展と、その技術的利用によってますます重要になっている。
オープン量子系における中心的な問題は、量子相関の運命と、ハミルトン力学と浴槽とのカップリングの競合を工学的に制御する可能性に関するものである。
このような問題は、量子相関を忠実に説明する数値的な方法が正確な対角化に依存しているか、扱える大きさを劇的に制限しているか、あるいは密度行列に対する特定のアンサッツの選択に関連する量子相関の範囲や強度を近似しているため、理論的観点からは難しい。
本研究では,開放系力学の解に対する確率的量子軌道に基づいて,開量子スピン格子を扱う新しい手法を提案する。
各軌道に沿って、多点スピンスピンコレレータの運動方程式の階層は、カットオフ$k_c$を超える$k$の多変量$k$-次累積が消えると仮定して、与えられた有限順序に切り替わる。
これにより、全ての長さスケールに対して、量子スピン-スピン相関の進化を追跡することができる。
自発的崩壊を受ける2次元xyz格子の相転移のパラダイム的場合において、このアプローチを検証する。
我々は,パラ磁性から強磁性への定常相転移の存在を,ハミルトニアンカップリングの1つを増加させ,またその古典的イジングの性質を説得力をもって評価する。
さらに, このアプローチにより, 散逸臨界点近傍に有意な量子相関が存在することを示し, 量子フィッシャー情報と密接な結合であるスピンスクイーズの存在を明らかにすることができる。
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