論文の概要: Identifying quantum many-body integrability and chaos using eigenstates trace distances

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.13218v1
• Date: Mon, 30 Jan 2023 19:00:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-01 18:55:13.502320
• Title: Identifying quantum many-body integrability and chaos using eigenstates trace distances
• Title（参考訳）: 固有状態トレース距離を用いた量子多体積分性とカオスの同定
• Authors: Reyhaneh Khasseh, Jiaju Zhang, Markus Heyl, and M. A. Rajabpour
• Abstract要約: 量子多体積分性とカオスの代替指標を提案する。 最寄りのサブシステムトレース距離による固有状態の統計に基づく。 これは、広範囲な数値シミュレーションを通じて、忠実な分類を提供することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.16799377888527683
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: While the concepts of quantum many-body integrability and chaos are of fundamental importance for the understanding of quantum matter, their precise definition has so far remained an open question. In this work, we introduce an alternative indicator for quantum many-body integrability and chaos, which is based on the statistics of eigenstates by means of nearest-neighbor subsystem trace distances. We show that this provides us with a faithful classification through extensive numerical simulations for a large variety of paradigmatic model systems including random matrix theories, free fermions, Bethe-ansatz solvable systems, and models of many-body localization. While existing indicators, such as those obtained from level-spacing statistics, have already been utilized with great success, they also face limitations. This concerns for instance the quantum many-body kicked top, which is exactly solvable but classified as chaotic in certain regimes based on the level-spacing statistics, while our introduced indicator signals the expected quantum many-body integrability. We discuss the universal behaviors we observe for the nearest-neighbor trace distances and point out that our indicator might be useful also in other contexts such as for the many-body localization transition.
• Abstract（参考訳）: 量子多体積分性とカオスの概念は、量子物質の理解において基本的な重要性を持っているが、その正確な定義は未だ未解決のままである。 本研究では,量子多体積分可能性とカオスの代替指標を提案する。これは最寄りのサブシステムトレース距離による固有状態の統計に基づくものである。 これにより,ランダム行列理論,自由フェルミオン,bethe-ansatz 可解系,多体局在モデルなど,多種多様なパラダイムモデルシステムに対する広範な数値シミュレーションによる忠実な分類が可能となる。 レベルスポーティング統計から得られるような既存の指標は、すでに大きな成功を収めているものの、制限に直面している。 この懸念は、正確には解くことはできるが、レベルスペーシング統計に基づく特定のレジームではカオスとして分類され、導入されたインジケータは期待される量子多体積分可能性を示す。 我々は、最寄りのトレース距離で観測する普遍的な挙動について議論し、この指標が多体局在遷移などの他の文脈においても有用である可能性を指摘した。

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