論文の概要: Work statistics for Quantum Spin Chains: characterizing quantum phase transitions, benchmarking time evolution, and examining passivity of quantum states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.13366v3
• Date: Thu, 14 Dec 2023 01:10:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-15 11:57:41.959123
• Title: Work statistics for Quantum Spin Chains: characterizing quantum phase transitions, benchmarking time evolution, and examining passivity of quantum states
• Title（参考訳）: 量子スピン鎖の作業統計:量子相転移の特徴付け、ベンチマーク時間進化、量子状態の通過率の検討
• Authors: Feng-Li Lin and Ching-Yu Huang
• Abstract要約: 急激なクエンチによるスピン鎖の研究は量子相転移(QPT)の特徴付けに利用できることを示す。 また、いくつかの循環的インパルス過程下での量子スピン鎖の基底状態と熱状態の相似性についても検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.027195102129094997
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study three aspects of work statistics in the context of the fluctuation theorem for the quantum spin chains by numerical methods based on matrix-product states. First, we elaborate that the work done on the spin-chain by a sudden quench can be used to characterize the quantum phase transitions (QPT). We further obtain the numerical results to demonstrate its capability of characterizing the QPT of both Landau-Ginzbrug types, such as the Ising chain, or topological types, such as the Haldane chain. Second, we propose to use the fluctuation theorem, such as Jarzynski's equality, which relates the real-time correlator to the ratio of the thermal partition functions, as a benchmark indicator for the numerical real-time evolving methods. Third, we study the passivity of ground and thermal states of quantum spin chains under some cyclic impulse processes. We show that the passivity of thermal states and ground states under the hermitian actions are ensured by the second laws and variational principles, respectively, and also verify it by numerical calculations. Besides, we also consider the passivity of ground states under non-hermitian actions, for which the variational principle cannot be applied. Despite that, we find no violation of passivity from our numerical results for all the cases considered in both Ising-like and Haldane-like chains.
• Abstract（参考訳）: 量子スピン鎖のゆらぎ定理の文脈における作業統計の3つの側面を行列積状態に基づく数値的手法により検討する。 まず,スピンチェーン上で急速クエンチによる研究が量子相転移(qpt)を特徴付けるのに有効であることを詳述する。 さらに,Ising 鎖やHaldane 鎖のような位相型といったランダウ・ギンズブルグ型およびランドウ・ギンズブルグ型のQPTを特徴付ける能力を示す数値結果を得る。 第2に,実時間コリレータと熱分割関数の比を関連付けるjarzynskiの等式のようなゆらぎ定理を,数値的実時間発展手法のベンチマーク指標として用いることを提案する。 第三に、いくつかの周期的インパルス過程下での量子スピン鎖の基底状態と熱状態の通過率について研究する。 エルミタン作用下での熱状態と基底状態の通過性はそれぞれ第2の法則と変分原理によって保証され、数値計算により検証されることを示す。 さらに、変分原理が適用できない非エルミート作用の下での基底状態の受動性についても考察する。 それにもかかわらず、イジング様鎖とハルダン様鎖の両方で考慮されるすべての場合において、数値的な結果からパッシリティの違反は見当たらない。

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