論文の概要: Reconstruction of classical skyrmions from Anderson towers: quantum Darwinism in action

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.03922v1
• Date: Sat, 8 Oct 2022 05:23:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-23 05:44:28.569746
• Title: Reconstruction of classical skyrmions from Anderson towers: quantum Darwinism in action
• Title（参考訳）: アンダーソン塔からの古典的スカイミオンの再構成--量子ダーウィン主義の行動
• Authors: O.M. Sotnikov, E.A. Stepanov, M.I. Katsnelson, F. Mila, V.V. Mazurenko
• Abstract要約: 古典的スカイミオンスピン秩序は、対応する量子スピンハミルトニアンのスペクトルの低エネルギー部分のみを用いて再構成可能であることを示す。 その結果、量子反強磁性の問題を新たに見ることができた。
• 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 development of the quantum skyrmion concept is aimed at expanding the scope of the fundamental research and practical applications for classical topologically-protected magnetic textures, and potentially paves the way for creating new quantum technologies. Undoubtedly, this calls for establishing a connection between a classical skyrmion and its quantum counterpart: a skyrmion wave function is an intrinsically more complex object than a non-collinear configuration of classical spins representing the classical skyrmion. Up to date, such a quantum-classical relation was only established on the level of different physical observables, but not for classical and quantum states per se. In this work, we show that the classical skyrmion spin order can be reconstructed using only the low-energy part of the spectrum of the corresponding quantum spin Hamiltonian. This can be done by means of a flexible symmetry-free numerical realization of Anderson's idea of the towers of states (TOS) that allows one to study known, as well as unknown, classical spin configurations with a proper choice of the loss function. We show that the existence of the TOS in the spectrum of the quantum systems does not guarantee a priori that the classical skyrmion magnetization profile can be obtained as an outcome of the actual measurement. This procedure should be complemented by a proper decoherence mechanism due to the interaction with the environment. The later selects a specific combination of the TOS eigenfunctions before the measurement and, thus, ensures the transition from a highly-entangled quantum skyrmionic state to a classical non-collinear magnetic order that is measured in real experiments. The results obtained in the context of skyrmions allow us to take a fresh look at the problem of quantum antiferromagnetism.
• Abstract（参考訳）: 量子スノーミオンの概念の発展は、古典的トポロジカルに保護された磁気テクスチャの基礎研究と実践的な応用の範囲を広げることを目的としており、新しい量子技術を作るための道を開く可能性がある。 これは、古典的skyrmionとその量子的な対応との間の接続を確立することを要求するものである: skyrmion wave関数は、古典的skyrmionを表す古典的スピンの非共線形構成よりも本質的により複雑なオブジェクトである。 これまでのところ、このような量子-古典的関係は、異なる物理観測値のレベルでのみ確立されていた。 本研究では,量子スピンハミルトニアンのスペクトルの低エネルギー部分のみを用いて,古典的skyrmionスピン秩序を再構成できることを示す。 これはアンダーソンの状態塔(tos)のアイデアを柔軟に対称性のない数値化することで実現でき、既知の、未知の古典的なスピン配置を、損失関数の適切な選択で研究することができる。 量子系のスペクトルにおけるTOSの存在は、古典的スカイミオン磁化プロファイルが実際の測定結果から得られるという先入観を保証していないことを示す。 この手順は環境との相互作用による適切なデコヒーレンス機構によって補完されるべきである。 後者は測定の前に tos 固有関数の特定の組み合わせを選択し、実実験で測定される高エンタングル量子空力状態から古典的非線形磁気秩序への遷移を保証する。 スカイミオンの文脈で得られた結果は、量子反強磁性の問題を新たに見ることができた。

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