論文の概要: Universal structure of measurement-induced information in many-body ground states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.11615v2
• Date: Wed, 8 May 2024 14:57:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-09 19:00:52.728358
• Title: Universal structure of measurement-induced information in many-body ground states
• Title（参考訳）: 多体基底状態における測定誘起情報の普遍構造
• Authors: Zihan Cheng, Rui Wen, Sarang Gopalakrishnan, Romain Vasseur, Andrew C. Potter,
• Abstract要約: 量子多体系の基底状態に対する測定誘起絡み合い(MIE)と情報(MII)の測定について検討する。 長距離MIEとMIIへの主要な貢献は$1d$であるのに対し、2d$は$2d$であり、テレポーテーション遷移の存在は、自明な$2d$状態が長距離MIEを表現できることを意味している、と我々は論じている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0621665950143144
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Unlike unitary dynamics, measurements of a subsystem can induce long-range entanglement via quantum teleportation. The amount of measurement-induced entanglement or mutual information depends jointly on the measurement basis and the entanglement structure of the state (before measurement), and has operational significance for whether the state is a resource for measurement-based quantum computing, as well as for the computational complexity of simulating the state using quantum or classical computers. In this work, we examine entropic measures of measurement-induced entanglement (MIE) and information (MII) for the ground-states of quantum many-body systems in one- and two- spatial dimensions. From numerical and analytic analysis of a variety of models encompassing critical points, quantum Hall states, string-net topological orders, and Fermi liquids, we identify universal features of the long-distance structure of MIE and MII that depend only on the underlying phase or critical universality class of the state. We argue that, whereas in $1d$ the leading contributions to long-range MIE and MII are universal, in $2d$, the existence of a teleportation transition for finite-depth circuits implies that trivial $2d$ states can exhibit long-range MIE, and the universal features lie in sub-leading corrections. We introduce modified MIE measures that directly extract these universal contributions. As a corollary, we show that the leading contributions to strange-correlators, used to numerically identify topological phases, are in fact non-universal in two or more dimensions, and explain how our modified constructions enable one to isolate universal components. We discuss the implications of these results for classical- and quantum- computational simulation of quantum materials.
• Abstract（参考訳）: ユニタリ力学とは異なり、サブシステムの測定は量子テレポーテーションによって長距離の絡み合いを引き起こすことができる。 測定誘起絡み合いや相互情報の量は、測定ベースと状態の絡み合い構造(測定前)に共同で依存し、状態が測定ベースの量子コンピューティングの資源であるかどうか、また、量子コンピュータや古典コンピュータを用いて状態をシミュレートする計算上の複雑さに対して、運用上の重要性を持つ。 本研究では,1次元と2次元の量子多体系の基底状態に対する測定誘起絡み合い(MIE)と情報(MII)のエントロピー測度について検討する。 臨界点、量子ホール状態、弦-ネットトポロジカル秩序、フェルミ液体を含む様々なモデルの数値解析および解析から、状態の基底相や臨界普遍性クラスにのみ依存するMIEとMIIの長距離構造の普遍的特徴を同定する。 我々は、長距離MIEとMIIへの主要な貢献は1d$であるのに対し、2d$では有限深度回路に対するテレポーテーション遷移の存在は、自明な2d$状態が長距離MIEを示すことを示し、普遍的特徴はサブリード補正にあることを示唆する。 我々はこれらのユニバーサルコントリビューションを直接抽出する修正MIE尺度を導入する。 結論として、トポロジカル位相を数値的に同定するために用いられる奇妙な相関子への主要な貢献は、実際には2つ以上の次元においてユニバーサルではないことを示し、我々の修正された構造が普遍成分を分離することを可能にする方法を説明する。 量子材料の古典および量子計算シミュレーションにおけるこれらの結果の影響について論じる。

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