論文の概要: Emergent strong zero mode through local Floquet engineering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.01835v1
• Date: Fri, 2 Jun 2023 18:00:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-06 23:51:37.568864
• Title: Emergent strong zero mode through local Floquet engineering
• Title（参考訳）: 局所フロッケ工学による創発的強零モード
• Authors: Bhaskar Mukherjee, Ronald Melendrez, Marcin Szyniszewski, Hitesh J. Changlani, Arijeet Pal
• Abstract要約: 駆動周波数を制御することにより、一定の可観測物の浮き沈殿と動的凍結を実現する。 これらの動的レシエーションは量子メモリの構築に利用でき、量子情報処理に潜在的に応用できる。
• 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: Periodically driven quantum systems host exotic phenomena which often do not have any analog in undriven systems. Floquet prethermalization and dynamical freezing of certain observables, via the emergence of conservation laws, are realized by controlling the drive frequency. These dynamical regimes can be leveraged to construct quantum memories and have potential applications in quantum information processing. Solid state and cold atom experimental architectures have opened avenues for implementing local Floquet engineering which can achieve spatially modulated quantum control of states. Here, we uncover the novel memory effects of local periodic driving in a nonintegrable spin-half staggered Heisenberg chain. For a boundary-driven protocol at the dynamical freezing frequency, we show the formation of an approximate strong zero mode, a prethermal quasi-local operator, due to the emergence of a discrete global $\mathbb{Z}_2$ symmetry. This is captured by constructing an accurate effective Floquet Hamiltonian using a higher-order partially resummed Floquet-Magnus expansion. The lifetime of the boundary spin can be exponentially enhanced by enlarging the set of suitably chosen driven sites. We demonstrate that in the asymptotic limit, achieved by increasing the number of driven sites, a strong zero mode emerges, where the lifetime of the boundary spin grows exponentially with system size. The non-local processes in the Floquet Hamiltonian play a pivotal role in the total freezing of the boundary spin in the thermodynamic limit. The novel dynamics of the boundary spin is accompanied by a rich structure of entanglement in the Floquet eigenstates where specific bipartitions yield an area-law scaling while the entanglement for random bipartitions scales as a volume-law.
• Abstract（参考訳）: 周期的に駆動される量子系は、しばしば非駆動系のアナログを持たないエキゾチックな現象をホストする。 保存法則の出現により, 一定の観測対象物の浮き沈殿と動的凍結は, 駆動周波数を制御して実現される。 これらの動的レシエーションは量子メモリの構築に利用でき、量子情報処理に潜在的に応用できる。 固体と低温の原子実験アーキテクチャは、状態の空間変調量子制御を実現できる局所的なフロケット工学を実装するための道を開いた。 ここでは,非可積分スピンハーフスタッガードハイゼンベルク鎖における局所周期駆動の新たな記憶効果を明らかにする。 動的凍結周波数における境界駆動プロトコルでは、離散大域的$\mathbb{z}_2$ 対称性の出現により、熱前準局所作用素である近似強零モードが形成される。 これは、Floquet-Magnus展開を高次に再仮定したFloquet-Magnus展開を用いて、正確な実効的なFloquet Hamiltonianを構築することによって得られる。 境界スピンの寿命は、適切に選択された駆動型サイトの集合を拡大することで指数関数的に向上することができる。 我々は、駆動部位の数を増やすことで達成される漸近極限において、強いゼロモードが出現し、境界スピンの寿命はシステムサイズとともに指数関数的に増加することを示した。 フロケ・ハミルトンの非局所過程は、熱力学極限における境界スピンの総凍結において重要な役割を果たす。 境界スピンの新たなダイナミクスは、特定の二分項が領域ロースケーリングを生じ、ランダム二分項の絡み合いが体積則としてスケールするフロケット固有状態における絡み合いのリッチな構造を伴う。

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