論文の概要: Detecting Quantum Anomalies in Open Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.11188v1
- Date: Mon, 18 Dec 2023 13:29:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-20 20:10:23.358176
- Title: Detecting Quantum Anomalies in Open Systems
- Title(参考訳): オープンシステムにおける量子異常の検出
- Authors: Yunlong Zang, Yingfei Gu, Shenghan Jiang
- Abstract要約: オープンシステムにおける量子異常を検出するための,新しい,実験的に実現可能なアプローチを提案する。
半整数スピン鎖に対して$exp(rmitheta Sz_rm tot)$の避けられない特異な挙動を数値的に示す。
- 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: Symmetries and quantum anomalies serve as powerful tools for constraining
complicated quantum many-body systems, offering valuable insights into
low-energy characteristics based on their ultraviolet structure. Nevertheless,
their applicability has traditionally been confined to closed quantum systems,
rendering them largely unexplored for open quantum systems described by density
matrices. In this work, we introduce a novel and experimentally feasible
approach to detect quantum anomalies in open systems. Specifically, we claim
that, when coupled with an external environment, the mixed 't Hooft anomaly
between spin rotation symmetry and lattice translation symmetry gives
distinctive characteristics for half-integer and integer spin chains in
measurements of $\exp(\rm{i}\theta S^z_{\rm tot})$ as a function of $\theta$.
Notably, the half-integer spin chain manifests a topological phenomenon akin to
the ``level crossing" observed in closed systems. To substantiate our
assertion, we develop a lattice-level spacetime rotation to analyze the
aforementioned measurements. Based on the matrix product density operator and
transfer matrix formalism, we analytically establish and numerically
demonstrate the unavoidable singular behavior of $\exp(\rm{i}\theta S^z_{\rm
tot})$ for half-integer spin chains. Conceptually, our work demonstrates a way
to discuss notions like ``spectral flow'' and ``flux threading'' in open
systems not necessarily with a Hamiltonian.
- Abstract(参考訳): 対称性と量子異常は複雑な量子多体系を制約する強力なツールであり、紫外線構造に基づく低エネルギー特性に関する貴重な洞察を提供する。
それにもかかわらず、それらの応用性は伝統的に閉量子系に限定されており、密度行列によって記述される開量子系ではほとんど研究されていない。
本研究では,オープンシステムの量子異常を検出するための新しい実験可能な手法を提案する。
Specifically, we claim that, when coupled with an external environment, the mixed 't Hooft anomaly between spin rotation symmetry and lattice translation symmetry gives distinctive characteristics for half-integer and integer spin chains in measurements of $\exp(\rm{i}\theta S^z_{\rm tot})$ as a function of $\theta$. Notably, the half-integer spin chain manifests a topological phenomenon akin to the ``level crossing" observed in closed systems. To substantiate our assertion, we develop a lattice-level spacetime rotation to analyze the aforementioned measurements. Based on the matrix product density operator and transfer matrix formalism, we analytically establish and numerically demonstrate the unavoidable singular behavior of $\exp(\rm{i}\theta S^z_{\rm tot})$ for half-integer spin chains. Conceptually, our work demonstrates a way to discuss notions like ``spectral flow'' and ``flux threading'' in open systems not necessarily with a Hamiltonian.
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