論文の概要: Exploring critical systems under measurements and decoherence via Keldysh field theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.08277v1
• Date: Mon, 17 Apr 2023 13:48:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-18 15:09:40.748272
• Title: Exploring critical systems under measurements and decoherence via Keldysh field theory
• Title（参考訳）: ケルディシュ場理論による測定とデコヒーレンス下における臨界系探索
• Authors: Ruochen Ma
• Abstract要約: 我々は、量子臨界状態の長距離挙動に対する測定とデコヒーレンスの影響を調べるために、$n$-replica Keldysh場理論を用いる。 様々なシナリオに対する低エネルギー有効理論は、ケルディシュ形式主義の対称性と基本的な整合性条件を用いて導出される。 この結果から,ケルディシュ形式は長波長物理学における測定とデコヒーレンスの影響を体系的に研究する上で有用なツールであることが示唆された。
• 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: We employ an $n$-replica Keldysh field theory to investigate the effects of measurements and decoherence on long distance behaviors of quantum critical states. We classify different measurements and decoherence based on their timescales and symmetry properties, and demonstrate that they can be described by $n$-replica Keldysh field theories with distinct physical and replica symmetries. Low energy effective theories for various scenarios are then derived using the symmetry and fundamental consistency conditions of the Keldysh formalism. We apply this framework to study the critical Ising model in both one and two spatial dimensions. In one dimension, we demonstrate that (1) measurements over a finite period of time along the transverse spin direction do not modify the asymptotic scaling of correlation functions and entanglement entropy, whereas (2) measurements along the longitudinal spin direction lead to an area law entangled phase. We also show that (3) decoherence noises over a finite time can be mapped to specific boundary conditions of a critical Ashkin-Teller model, and the entanglement characteristics of the resulting mixed state can be determined. For measurements and decoherence over an extensive time, we demonstrate that (4) the von Neumann entanglement entropy of a large subsystem can exhibit a (sub-)dominant logarithmic scaling in the stationary state for weak measurement (decoherence) performed in a basis that is symmetric under the Ising symmetry, but (5) reduces to an area law for measurements and decoherence in the longitudinal direction. Our results demonstrate that the Keldysh formalism is a useful tool for systematically studying the effects of measurements and decoherence on long-wavelength physics.
• Abstract（参考訳）: 我々は、量子臨界状態の長距離挙動に対する測定とデコヒーレンスの影響を調べるために、$n$-replica Keldysh場理論を用いる。 我々は、それらの時間スケールと対称性特性に基づいて異なる測定とデコヒーレンスを分類し、異なる物理およびレプリカ対称性を持つ$n$-replica Keldysh場理論で記述できることを実証する。 様々なシナリオに対する低エネルギー有効理論は、ケルディシュ形式論の対称性と基本整合性条件を用いて導出される。 この枠組みを1次元と2次元の両方における臨界イジングモデルの研究に適用する。 1次元において,(1)横スピン方向に沿った有限周期の計測では相関関数の漸近的スケーリングや絡み合いエントロピーは変化しないが,(2)縦スピン方向の計測は領域法則絡み合い位相をもたらすことを示した。 また,(3)有限時間を超えるデコヒーレンスノイズを臨界アシュキン・テラーモデルの特定の境界条件にマッピングでき,結果として生じる混合状態の絡み合い特性を決定できることを示した。 広範囲にわたる測定とデコヒーレンスについて、(4)大きなサブシステムのフォン・ノイマンのエントロピーは、イジング対称性の下で対称であるが(5)長手方向の計測とデコヒーレンスのための領域法に還元される、弱測定(デコヒーレンス)のための定常状態において(サブ)ドミナント対数スケーリングを示すことができることを実証する。 以上の結果から,ケルディッシュ形式は長波長物理学における測定とデコヒーレンスの効果を体系的に研究するための有用なツールであることが示された。

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