論文の概要: Extensive Long-Range Entanglement at Finite Temperatures from a Nonequilibrium Bias
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10822v2
- Date: Mon, 22 Jul 2024 19:31:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-24 22:33:53.598227
- Title: Extensive Long-Range Entanglement at Finite Temperatures from a Nonequilibrium Bias
- Title（参考訳）: 非平衡バイアスからの有限温度における広範囲な長距離絡み合い
- Authors: Shachar Fraenkel, Moshe Goldstein,
- Abstract要約: 一般電荷およびエネルギー保存不純物を含む一次元格子上の自由フェルミオンの絡み合い特性について検討する。
これらの測定値は,各サブシステム間の重なり合いと,他方のミラー画像との重なり合いによって線形にスケールすることを示す。
負性率とR'enyi版の相互情報の単純な比例関係は、0温度で保持することが観察されるが、有限温度で分解される。
- 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: Thermal equilibrium states of local quantum many-body systems are notorious for their spatially decaying correlations, which place severe restrictions on the types of many-body entanglement structures that may be observed at finite temperatures. These restrictions may however be defied when an out-of-equilibrium steady state is considered instead. In this paper, we study the entanglement properties of free fermions on a one-dimensional lattice that contains a generic charge- and energy-conserving noninteracting impurity, and that is connected at its edges to two reservoirs with different equilibrium energy distributions. These distributions may differ in either temperature, chemical potential, or both, thereby inducing an external bias. We analytically derive exact asymptotic expressions for several quantum information measures -- the mutual information, its R\'enyi generalizations, and the fermionic negativity -- that quantify the correlation and entanglement between two subsystems located on opposite sides of the impurity. We show that all these measures scale (to a leading order) linearly with the overlap between one subsystem and the mirror image of the other (upon reflection of the latter about the impurity), independently of the distance between the subsystems. While a simple proportionality relation between the negativity and R\'enyi versions of the mutual information is observed to hold at zero temperature, it breaks down at finite temperatures, suggesting that these quantities represent strong long-range correlations of different origins. Our results generalize previous findings that were limited to the case of a chemical-potential bias at zero temperature, rigorously demonstrating that the effect of long-range volume-law entanglement is robust at finite temperatures.
- Abstract（参考訳）: 局所量子多体系の熱平衡状態は、その空間的に崩壊する相関で有名であり、有限温度で観測される多体絡み構造のタイプに厳しい制限を与える。
しかしながら、これらの制限は、不平衡な定常状態が代わりに考慮されるときに無効にすることができる。
本稿では, 一般電荷およびエネルギー保存不純物を含む1次元格子上の自由フェルミオンの絡み合い特性について検討し, 平衡エネルギー分布の異なる2つの貯水池にその端で接続する。
これらの分布は温度、化学的ポテンシャル、またはその両方で異なり、したがって外部バイアスを引き起こす。
我々は、不純物の反対側に位置する2つのサブシステム間の相関と絡み合いを定量化する、いくつかの量子情報測度(相互情報、R'enyiの一般化、フェルミオン負性)の正確な漸近式を解析的に導出した。
これらの測度は、各サブシステム間の距離とは無関係に、一方のサブシステムと他方のミラー画像との重なり合い(後者は不純物に関する鏡像を反映したもの)に線形にスケールすることを示します。
負性率とR'enyi版の相互情報の単純な比例関係はゼロ温度で保持することが観察されるが、有限温度で分解され、これらの量が異なる起源の強い長距離相関を示すことが示唆される。
以上の結果から,0温度での化学ポテンシャルバイアスの場合に限る以前の知見を一般化し,長距離容積法の影響が有限温度で頑健であることの厳密な証明を行った。
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