論文の概要: Scrambling Transition in Free Fermion Systems Induced by a Single Impurity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.03457v2
• Date: Tue, 03 Dec 2024 17:50:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-04 15:38:36.110044
• Title: Scrambling Transition in Free Fermion Systems Induced by a Single Impurity
• Title（参考訳）: 単一不純物による自由フェルミオン系のスクランブル遷移
• Authors: Qucheng Gao, Tianci Zhou, Pengfei Zhang, Xiao Chen,
• Abstract要約: 量子多体系では、相互作用は情報の揺らぎの出現において重要な役割を果たす。 フェルミオンの相互作用強度を3次元で調整する際のエスケープ・トゥ・スクラミング・トランジションを示す。 我々の予測は、サイトごとに1つのマヨラナフェルミオンを持つブラウン回路と、大きな局所ヒルベルト空間次元を持つ可解ブラウンSYKモデルの両方を用いて検証される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.513952299479003
• License:
• Abstract: In quantum many-body systems, interactions play a crucial role in the emergence of information scrambling. When particles interact throughout the system, the entanglement between them can lead to a rapid and chaotic spreading of quantum information, typically probed by the growth in operator size in the Heisenberg picture. In this study, we explore whether the operator undergoes scrambling when particles interact solely through a single impurity in generic spatial dimensions, focusing on fermion systems with spatial and temporal random hoppings. By connecting the dynamics of the operator to the symmetric exclusion process with a source term, we demonstrate the presence of an escape-to-scrambling transition when tuning the interaction strength for fermions in three dimensions. As a comparison, systems in lower dimensions are proven to scramble at arbitrarily weak interactions unless the hopping becomes sufficiently long-ranged. Our predictions are validated using both a Brownian circuit with a single Majorana fermion per site and a solvable Brownian SYK model with a large local Hilbert space dimension. This suggests the universality of the theoretical picture for free fermion systems with spatial and temporal randomness.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系では、相互作用は情報の揺らぎの出現において重要な役割を果たす。 粒子が系全体で相互作用する場合、それらの間の絡み合いは量子情報の急激でカオス的な拡散を引き起こす。 本研究では,一般空間次元における単一不純物のみを介して粒子が相互作用する場合に,空間的および時間的ランダムホッピングを伴うフェルミオン系に着目してスクランブルするかどうかを考察する。 作用素のダイナミクスを対称排除過程とソース項に結合することにより、3次元のフェルミオンの相互作用強度をチューニングする際のエスケープ・トゥ・スクランブル遷移の存在を実演する。 比較として、ホッピングが十分に長距離化されない限り、低次元の系は任意に弱い相互作用でスクランブルすることが証明されている。 我々の予測は、サイトごとに1つのマヨラナフェルミオンを持つブラウン回路と、大きな局所ヒルベルト空間次元を持つ可解ブラウンSYKモデルの両方を用いて検証される。 これは空間的および時間的ランダム性を持つ自由フェルミオン系の理論図の普遍性を示している。

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