論文の概要: Detecting Quantum Anomalies in Open Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.11188v2
- Date: Wed, 15 May 2024 02:54:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-16 18:02:32.003610
- 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として機能し、その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。
それでも、それらの適用性は伝統的に閉じた量子系に限られており、密度行列によって記述されるオープンな量子系に対しては探索されていない。
本研究では,オープンシステムにおける量子異常を検出する新しい,実験的に実現可能なアプローチを提案する。
具体的には、スピン回転対称性と格子変換対称性の混合 't Hooft 異常は、$\exp(\rm{i}\theta S^z_{\rm tot})$ の関数として、半整数スピン鎖と整数スピン鎖に特徴的な特性を与える、と主張する。特に、半整数スピン鎖は閉系で観測される「レベル交差」に似た位相的現象を示す。我々の主張を裏付けるために、上記の測定を解析するために格子レベルの時空回転を開発する。行列積密度演算子と転移行列形式に基づいて、解析的に$\exp(\rm{i}\theta S^z_{\rm tot})$ の非自明な挙動を定式化し、数値的に表す。
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