論文の概要: Entanglement, information and non-equilibrium phase transitions in long-range open quantum Ising chains
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.05370v1
- Date: Mon, 7 Oct 2024 18:00:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-01 18:57:16.259493
- Title: Entanglement, information and non-equilibrium phase transitions in long-range open quantum Ising chains
- Title（参考訳）: 長距離開量子イジング鎖における絡み合い、情報および非平衡相転移
- Authors: Daniel A. Paz, Benjamin E. Maves, Naushad A. Kamar, Arghavan Safavi-Naini, Mohammad Maghrebi,
- Abstract要約: 開量子系の非平衡相転移は古典的だが量子相関は変化しない。
我々はこれらの量について、パワー-ロー相互作用を持つ開量子イジング鎖の定常状態において研究する。
対数ネガティビティ、量子フィッシャー情報、スピンスクイーズという3つの異なる絡み合いを考察する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Non-equilibrium phase transitions of open quantum systems generically exhibit diverging classical but not quantum correlations. Still entanglement -- characterizing the latter correlations -- can be sensitive to the phase transition. Furthermore, mutual information, bounding the total correlations, should exhibit critical scaling at the transition. In this work, we study these quantities in the steady state of open quantum Ising chains with power-law interactions (with the exponent $0\le \alpha \le 3$) where spins are subject to spontaneous emission. The bulk of this paper is dedicated to a detailed analytical as well as numerical analysis of the infinite-range model ($\alpha=0$), a model that is closely related to the paradigmatic open Dicke model. Our main findings are that the entanglement, while being finite, peaks, exhibits a kink and takes a universal value at the transition, while the mutual information exhibits critical scaling not only at the transition but well into the ordered phase, underscoring a hidden criticality that is not captured by (two-point) correlations. We consider three distinct entanglement measures: logarithmic negativity; quantum Fisher information; and, spin squeezing. Specifically, we show that the collective spin operator that maximizes the quantum Fisher information can be identified with the \textit{gapless} mode of the phase transition, while the squeezed direction is that of the \textit{gapped} mode. Finally, we investigate power-law interacting models using matrix product states where we find comparable bounds on squeezing even when no phase transition is expected (for larger $\alpha$), thus the connection to the phase transition does not appear to hold for shorter-range interactions.
- Abstract（参考訳）: 開量子系の非平衡相転移は、一般に古典的だが量子相関は変化しない。
いまだに絡み合い(後者の相関を特徴づける)は相転移に敏感である。
さらに, 相互情報, 総相関関係の境界は, 遷移において重要なスケーリングを示すべきである。
本研究は、スピンが自発放出されるような(指数$0\le \alpha \le 3$)正の相互作用を持つ開量子イジング鎖の定常状態におけるこれらの量について研究する。
本論文の大部分は、パラダイム的オープンディックモデルと密接な関係を持つ無限範囲モデル(\alpha=0$)の詳細な解析と数値解析に費やされている。
主な知見は, 絡み合いは有限であるが, ピークはピークであり, トランジションで普遍的な値を取るのに対して, 相互情報は遷移時だけでなく, 秩序相にも重要なスケーリングを示す。
対数ネガティビティ、量子フィッシャー情報、スピンスクイーズという3つの異なる絡み合いを考察する。
具体的には、量子フィッシャー情報を最大化する集合スピン演算子は相転移の \textit{gapless} モードと同一視でき、圧縮方向は \textit{gapped} モードであることを示す。
最後に, 位相遷移が期待されない場合(より大きい$\alpha$の場合)においても, スクイーズに匹敵する境界を求める行列積状態を用いたパワー・ロー相互作用モデルについて検討する。
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