論文の概要: Two-dimensional correlation propagation dynamics with a cluster discrete phase-space method
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.18594v3
- Date: Thu, 28 Nov 2024 10:25:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-02 15:15:03.504353
- Title: Two-dimensional correlation propagation dynamics with a cluster discrete phase-space method
- Title(参考訳): クラスター離散位相空間法による二次元相関伝播ダイナミクス
- Authors: Kazuma Nagao, Seiji Yunoki,
- Abstract要約: 高度に制御された量子系の非平衡力学は、統計物理学において難しい問題である。
一般SU($N$)スピン系に対する離散位相空間アプローチを開発する。
最近の実験では,クラスタの離散トラッピングウィグナー近似が重要な結果を再現できることを数値的に示している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
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- Abstract: Nonequilibrium dynamics of highly-controlled quantum systems is a challenging issue in statistical physics and quantum many-body physics, relevant to recent experimental developments of analog and digital quantum simulations. In this work, we develop a discrete phase-space approach for general SU($N$) spin systems that utilizes cluster mean field equations, which capture non-trivial quantum correlations inside each cluster, beyond the capability of the standard discrete truncated Wigner approximation for individual classical spins. Our formalism, based on a cluster phase-point operator, enables efficient numerical samplings of cluster phase-space variables, where the total number of noise variables for a direct product state is independent of the specific way in which the entire system is divided into multiple equally sized finite clusters. We numerically demonstrate that the cluster discrete truncated Wigner approximation (C-dTWA) method can reproduce key results in a recent experiment on correlation propagation dynamics in a two dimensional Bose-Hubbard system. We further compare the results of C-dTWA for clusters of $2\times 2$ sites with those from a two-dimensional tensor network method and discuss that both approaches agree very well in the short-time region, where the energy conservation is well maintained in the tensor network simulations. Since we formulate the C-dTWA method in a general form, it has the potential for application to various dynamical problems in isolated and open quantum systems, even in higher dimensions.
- Abstract(参考訳): 高度制御量子系の非平衡力学は、統計物理学や量子多体物理学において難しい問題であり、アナログおよびデジタル量子シミュレーションの最近の実験的発展に関係している。
本研究では,クラスタ平均場方程式を用いた一般SU($N$)スピン系に対する離散位相空間アプローチを開発し,各クラスタ内の非自明な量子相関を,個々の古典スピンに対する標準的な離散トランケートされたウィグナー近似の能力を超えて捉える。
我々の定式化は、クラスタ位相点演算子に基づくクラスタ位相空間変数の効率的な数値サンプリングを可能にし、直積状態のノイズ変数の総数は、システム全体を同じ大きさの複数の有限クラスタに分割する特定の方法とは無関係である。
本稿では,2次元Bose-Hubbardシステムにおける相関伝搬ダイナミクスの最近の実験において,クラスタ離散トラッピングウィグナー近似 (C-dTWA) 法が重要な結果を再現できることを数値的に示す。
さらに,2 次元テンソルネットワーク法と2 次元テンソルネットワーク法を併用して,C-dTWA を2 次元テンソルネットワーク法と比較し,両手法がテンソルネットワークシミュレーションにおいてエネルギー保存が良好に維持されている短時間領域において非常によく一致することを考察した。
一般の形でC-dTWA法を定式化するので、より高次元でも孤立量子系や開量子系における様々な力学問題に応用できる可能性がある。
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