論文の概要: Reconstructing the spatial structure of quantum correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.11723v2
• Date: Thu, 13 Jul 2023 17:57:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-17 16:41:18.239476
• Title: Reconstructing the spatial structure of quantum correlations
• Title（参考訳）: 量子相関の空間構造再構成
• Authors: Allen Scheie and Pontus Laurell and Elbio Dagotto and D. Alan Tennant and Tommaso Roscilde
• Abstract要約: 量子相関は、量子多体状態の基本的な性質である。 しかし、それらがいまだに解明され、真の量子材料の認証を妨げている。 ここでは、運動量依存中性子散乱散乱が量子相関関数で表されることを示す。
• 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: Quantum correlations are a fundamental property of quantum many-body states. Yet they remain experimentally elusive, hindering certification of genuine quantum behavior, especially in quantum materials. Here we show that the momentum-dependent dynamical susceptibility measured via inelastic neutron scattering enables the systematic reconstruction of quantum correlation functions, which express the degree of quantum coherence in the fluctuations of two spins at arbitrary mutual distance. Using neutron scattering data on the compound KCuF$_3$ $\unicode{x2014}$ a system of weakly coupled $S=1/2$ Heisenberg chains $\unicode{x2014}$ and of numerically exact quantum Monte Carlo data, we show that quantum correlations possess a radically different spatial structure with respect to conventional correlations. Indeed, they exhibit a new emergent length of quantum-mechanical origin $\unicode{x2014}$ the quantum coherence length $\unicode{x2014}$ which is finite at any finite temperature (including when long-range magnetic order develops). Moreover, we show theoretically that coupled Heisenberg spin chains exhibit a form of quantum monogamy, with a trade-off between quantum correlations along and transverse to the spin chains. These results highlight real-space quantum correlators as an informative, model-independent means of probing the underlying quantum state of real quantum materials.
• Abstract（参考訳）: 量子相関は、量子多体状態の基本特性である。 しかし、それらは実験的に解明され続け、特に量子材料における真の量子挙動の証明を妨げる。 そこで,非弾性中性子散乱による運動量依存性の動的感受性は,任意の距離における2つのスピンの揺らぎにおける量子コヒーレンス度を表す量子相関関数の体系的再構成を可能にすることを示す。 KCuF$_3$$\unicode{x2014}$ 弱結合な$S=1/2$ハイゼンベルク鎖の系と数値的に正確な量子モンテカルロデータを用いて、量子相関が従来の相関関係に関して根本的に異なる空間構造を持つことを示す。 実際、彼らは新しい量子力学起源の創発的長さ $\unicode{x2014}$ 量子コヒーレンス長 $\unicode{x2014}$ を示し、これは任意の有限温度において有限である。 さらに理論上、結合したハイゼンベルクスピン鎖は量子一夫一夫一婦制の形を示し、量子相関とスピン鎖への変換の間のトレードオフを示す。 これらの結果は、実空間量子相関子を、実量子物質の基礎となる量子状態を調べるための情報的、モデルに依存しない手段として強調する。

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