論文の概要: Quantum information scrambling in adiabatically-driven critical systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02735v2
• Date: Mon, 25 Nov 2024 15:09:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-26 14:15:02.480424
• Title: Quantum information scrambling in adiabatically-driven critical systems
• Title（参考訳）: 断熱駆動臨界系における量子情報の揺らぎ
• Authors: Ricardo Puebla, Fernando J. Gómez-Ruiz,
• Abstract要約: 量子情報スクランブル(quantum information scrambling)とは、量子多体系の多くの自由度に初期記憶された情報の拡散を指す。 ここでは、量子情報スクランブルの概念を、断熱進化中の臨界量子多体系に拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 49.1574468325115
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• Abstract: Quantum information scrambling refers to the spread of the initially stored information over many degrees of freedom of a quantum many-body system. Information scrambling is intimately linked to the thermalization of isolated quantum many-body systems, and has been typically studied in a sudden quench scenario. Here, we extend the notion of quantum information scrambling to critical quantum many-body systems undergoing an adiabatic evolution. In particular, we analyze how the symmetry-breaking information of an initial state is scrambled in adiabatically driven integrable systems, such as the Lipkin--Meshkov--Glick and quantum Rabi models. Following a time-dependent protocol that drives the system from symmetry-breaking to a normal phase, we show how the initial information is scrambled, even for perfect adiabatic evolutions, as indicated by the expectation value of a suitable observable. We detail the underlying mechanism for quantum information scrambling, its relation to ground- and excited-state quantum phase transitions, and quantify the degree of scrambling in terms of the number of eigenstates that participate in the encoding of the initial symmetry-breaking information. While the energy of the final state remains unaltered in an adiabatic protocol, the relative phases among eigenstates are scrambled, and so is the symmetry-breaking information. We show that a potential information retrieval, following a time-reversed protocol, is hindered by small perturbations, as indicated by a vanishingly small Loschmidt echo and out-of-time-ordered correlators. The reported phenomenon is amenable for its experimental verification, and may help in the understanding of information scrambling in critical quantum many-body systems.
• Abstract（参考訳）: 量子情報スクランブル(quantum information scrambling)とは、量子多体系の多くの自由度に初期記憶された情報の拡散を指す。 情報スクランブルは孤立した量子多体系の熱化と密接に関連しており、典型的には急激なクエンチのシナリオで研究されている。 ここでは、量子情報スクランブルの概念を、断熱進化中の臨界量子多体系に拡張する。 特に、初期状態の対称性を破る情報は、リプキン-メシュコフ-グリックモデルや量子ラビモデルのような、断熱的に駆動される可積分系においてどのようにスクランブルされるかを分析する。 対称性の破れから正常な位相へとシステムを駆動する時間依存プロトコルに従えば、適切な観測値の期待値によって示されるような、完全な断熱的進化においても、初期情報がスクランブルされることを示す。 量子情報スクランブルの基礎メカニズム、基底状態および励起状態の量子相転移との関係について詳述し、初期対称性破壊情報の符号化に関与する固有状態の数の観点からスクランブルの度合いを定量化する。 最終状態のエネルギーはアディバティックなプロトコルでは変化しないが、固有状態間の相対位相はスクランブルされ、対称性を破る情報である。 時間反転プロトコルによる潜在的な情報検索は、ロシミットエコーと時間外相関器によって示されるように、小さな摂動によって妨げられることを示す。 報告された現象は、その実験的検証に有効であり、臨界量子多体系における情報の衝突を理解するのに役立つかもしれない。

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