論文の概要: A New Framework for Quantum Phases in Open Systems: Steady State of Imaginary-Time Lindbladian Evolution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.03239v1
- Date: Tue, 6 Aug 2024 14:53:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-07 13:48:07.697521
- Title: A New Framework for Quantum Phases in Open Systems: Steady State of Imaginary-Time Lindbladian Evolution
- Title（参考訳）: オープンシステムにおける量子位相の新しい枠組み:Imaginary-Time Lindbladian進化の定常状態
- Authors: Yuchen Guo, Ke Ding, Shuo Yang,
- Abstract要約: 代替フレームワークとして、想像時間リンドブラディアン進化の概念を導入する。
この新しいアプローチは、想像上のリウヴィル超作用素のスペクトル特性を通じて、開系におけるギャップ付き量子位相を定義する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.47824812164327
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This study delves into the concept of quantum phases in open quantum systems, examining the shortcomings of existing approaches that focus on steady states of Lindbladians and highlighting their limitations in capturing key phase transitions. In contrast to these methods, we introduce the concept of imaginary-time Lindbladian evolution as an alternative framework. This new approach defines gapped quantum phases in open systems through the spectrum properties of the imaginary-Liouville superoperator. We find that, in addition to all pure gapped ground states, the Gibbs state of a stabilizer Hamiltonian at any finite temperature can also be characterized by our scheme, demonstrated through explicit construction. To illustrate the effectiveness of this framework, we apply it to investigate the phase diagram for open systems with $\mathbb{Z}_{2}^{\sigma} \times \mathbb{Z}_{2}^{\tau}$ symmetry, including cases with nontrivial average symmetry protected topological order or spontaneous symmetry breaking order. Our findings demonstrate universal properties at quantum criticality, such as nonanalytic behaviors of steady-state observables, divergence of correlation lengths, and closing of the imaginary-Liouville gap. These results advance our understanding of quantum phase transitions in open quantum systems.
- Abstract（参考訳）: この研究は、開量子系の量子相の概念を掘り下げ、リンドブラディアンの定常状態に焦点を絞った既存のアプローチの欠点を調べ、主要な相転移を捉える際のそれらの限界を強調した。
これらの手法とは対照的に、代替フレームワークとして想像時間リンドブラディアン進化の概念を導入する。
この新しいアプローチは、想像上のリウヴィル超作用素のスペクトル特性を通じて、開系におけるギャップ付き量子位相を定義する。
すべての純ギャップ基底状態に加えて、任意の有限温度における安定ハミルトニアンのギブス状態も、明示的な構成によって示される我々のスキームによって特徴づけられる。
このフレームワークの有効性を説明するために、非自明な平均対称性が保護された位相順序や自発対称性の破れ順序を含む、$\mathbb{Z}_{2}^{\sigma} \times \mathbb{Z}_{2}^{\tau}$対称性を持つ開系の位相図について検討する。
本研究は, 定常観測器の非解析的挙動, 相関長のばらつき, 虚空とリウヴィルのギャップの閉じなど, 量子臨界における普遍的な性質を示すものである。
これらの結果は、オープン量子系における量子相転移の理解を促進する。
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