論文の概要: Generalized Zeno effect and entanglement dynamics induced by fermion counting
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.07673v2
- Date: Wed, 12 Feb 2025 10:23:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-13 13:45:21.020261
- Title: Generalized Zeno effect and entanglement dynamics induced by fermion counting
- Title（参考訳）: フェルミオン計数による一般化ゼノ効果と絡み合いダイナミクス
- Authors: Elias Starchl, Mark H. Fischer, Lukas M. Sieberer,
- Abstract要約: 一般化された測定プロセスにより,自由フェルミオンの1次元格子系について検討した。
その結果, フェルミオン計数および局地的職業計測にともなう自由フェルミオンの瞬時相関と絡み合い特性が著しく類似していることが判明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We study a one-dimensional lattice system of free fermions subjected to a generalized measurement process: the system exchanges particles with its environment, but each fermion leaving or entering the system is counted. In contrast to the freezing of dynamics due to frequent measurements of lattice site occupation numbers, a high rate of fermion counts induces fast fluctuations in the state of the system. Still, through numerical simulations of quantum trajectories and an analytical approach based on replica Keldysh field theory, we find that instantaneous correlations and entanglement properties of free fermions subjected to fermion counting and local occupation measurements are strikingly similar. We explain this similarity through a generalized Zeno effect induced by fermion counting and a universal long-wavelength description in terms of a nonlinear sigma model. The physical requirements underlying this universal emergent behavior are conservation of the total number of particles in the system and its environment, and conservation of the purity of the state of the system by keeping a full record of all measurement outcomes. For both types of measurement processes, we present strong evidence against the existence of a critical phase with logarithmic entanglement and conformal invariance. Instead, we identify a finite critical range of length scales on which signatures of conformal invariance are observable. While area-law entanglement is established beyond a scale that is exponentially large in the measurement rate, the upper boundary of the critical range is only algebraically large and thus numerically accessible. Our finding that these properties do not rely on particle number conservation has far reaching implications for measurement-induced phenomena beyond noninteracting fermions, such as charge sharpening in random quantum circuits or generic interacting systems.
- Abstract（参考訳）: 本研究では, 粒子をその環境と交換する一般計測プロセスによる自由フェルミオンの1次元格子系について検討するが, それぞれのフェルミオンの離脱・入射はカウントされる。
格子サイト占有数の頻繁な測定によるダイナミクスの凍結とは対照的に、フェルミオン数の増加は系の状態の急激な変動を引き起こす。
それでも、量子軌道の数値シミュレーションと、複製ケルディシュ場理論に基づく解析的アプローチにより、フェルミオン計数および局所的占有測定による自由フェルミオンの瞬時相関と絡み合い特性が著しく類似していることが分かる。
我々は、フェルミオンカウントによって誘導される一般化されたゼノ効果と、非線形シグマモデルの観点からの普遍的な長波長記述を通して、この類似性を説明する。
この普遍的創発的行動の根底にある物理的要件は、システム内の粒子の総数とその環境の保存であり、全ての測定結果の完全な記録を保持することによって、システムの状態の純度を保存することである。
両種類の測定プロセスに対して、対数的絡み合いと共形不変性を持つ臨界相の存在を強く証明する。
代わりに、共形不変量のシグネチャが観測可能な長さスケールの有限臨界範囲を特定する。
面積法的な絡み合いは、測定速度において指数関数的に大きいスケールを超えて確立されるが、臨界範囲の上界は代数的に大きく、したがって数値的にアクセス可能である。
これらの性質が粒子数保存に依存しないことは、ランダム量子回路やジェネリック相互作用系における電荷のシャープニングのような非相互作用フェルミオンを超える測定誘起現象に大きく影響している。
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