論文の概要: Efficient Large-Scale Many-Body Quantum Dynamics via Local-Information Time Evolution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.06036v2
• Date: Wed, 11 Oct 2023 12:22:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-12 11:14:52.854045
• Title: Efficient Large-Scale Many-Body Quantum Dynamics via Local-Information Time Evolution
• Title（参考訳）: 局所情報時間進化による大規模多体量子ダイナミクス
• Authors: Claudia Artiaco, Christoph Fleckenstein, David Aceituno, Thomas Klein Kvorning, Jens H. Bardarson
• Abstract要約: 我々は最近導入された情報格子を用いて、異なるスケールに量子情報を整理する。 我々は、長距離量子相関を体系的に捨てるために使用する局所情報と情報電流を定義する。 このアルゴリズムは多体量子力学の研究に非常に適している。
• 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: During time evolution of many-body systems entanglement spreads rapidly, limiting exact simulations to small-scale systems or small timescales. Quantum information tends, however, to flow towards larger scales without returning to local scales, such that its detailed large-scale structure does not directly affect local observables. This allows for the removal of large-scale quantum information in a way that preserves all local observables and gives access to large-scale and large-time quantum dynamics. To this end, we use the recently introduced information lattice to organize quantum information into different scales, allowing us to define local information and information currents which we employ to systematically discard long-range quantum correlations in a controlled way. Our approach relies on decomposing the system into subsystems up to a maximum scale and time evolving the subsystem density matrices by solving the subsystem von Neumann equations in parallel. Importantly, the information flow needs to be preserved during the discarding of large-scale information. To achieve this without the need to make assumptions about the microscopic details of the information current, we introduce a second scale at which information is discarded while using the state at the maximum scale to accurately obtain the information flow. The resulting algorithm, which we call local-information time evolution (LITE), is highly versatile and suitable for investigating many-body quantum dynamics in both closed and open quantum systems with diverse hydrodynamic behaviors. We present results for the energy transport in the mixed-field Ising model, where we accurately determine the power-law exponent and the energy diffusion constant. Furthermore, the information lattice framework employed here promises to offer insightful results about the spatial and temporal behavior of entanglement in many-body systems.
• Abstract（参考訳）: 多体系の絡み合いの時間進化は急速に広がり、シミュレーションの精度は小さなシステムや小さな時間スケールに制限される。 しかし、量子情報は局所的なスケールに戻ることなく大規模に流れる傾向にあり、その詳細な大規模構造は局所的な観測物に直接影響を与えない。 これにより、すべての局所観測性を保持し、大規模かつ大規模の量子力学へのアクセスを可能にする方法で、大規模量子情報の除去が可能になる。 この目的のために、最近導入された情報格子を用いて、異なるスケールで量子情報を整理し、制御された方法で長距離量子相関を体系的に破棄するために使用する局所情報と情報電流を定義できる。 我々のアプローチは、システムを最大スケールまでサブシステムに分解し、ノイマン方程式を並列に解くことでサブシステム密度行列を進化させることに依存している。 重要なことは、大規模な情報を捨てる際には、情報の流れを保存する必要がある。 情報流の微視的詳細を仮定することなくこれを実現するため,情報流を正確に得るために,最大規模の状態を使いながら情報を破棄する第2の尺度を導入する。 その結果得られたアルゴリズムは局所情報時間発展 (lite) と呼ばれ、様々な流体力学挙動を持つ閉・開両量子系における多体量子力学の研究に適している。 混合フィールドIsingモデルにおけるエネルギー輸送の結果を示し,そこではパワーロー指数とエネルギー拡散定数を正確に決定する。 さらに,多体システムにおける絡み合いの空間的および時間的挙動について,洞察力のある結果を提供する。

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