論文の概要: Field theory of monitored, interacting fermion dynamics with charge conservation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.07317v2
• Date: Mon, 14 Apr 2025 18:41:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-25 07:20:56.011641
• Title: Field theory of monitored, interacting fermion dynamics with charge conservation
• Title（参考訳）: 電荷保存を伴う監視相互作用フェルミオンダイナミクスの場の理論
• Authors: Haoyu Guo, Matthew S. Foster, Chao-Ming Jian, Andreas W. W. Ludwig,
• Abstract要約: 観測された力学は、一般の遠方から量子凝縮物質物理学の枠組みの中にどのように配置されているかを示す。 本稿では、フェルミオンと電荷の相互作用をモニターしたダイナミクスを用いて説明する。 我々のフレームワークはMIPTの他のクラスに対するテンプレートを提供し、これらを非平衡凝縮物質物理学の領域内に配置する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5356944479760104
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Measurement-induced phase transitions (MIPTs) in monitored quantum dynamics are non-equilibrium phase transitions between quantum-chaotic (volume-law entangled) and entanglement-suppressed, area-law phases. We reveal how monitored dynamics are situated within the framework of general far-from-equilibrium, quantum condensed-matter physics. Measurement-induced heating effects scramble the distribution function in generic (interacting) monitored fermion systems, which enables a simplified symmetry-based description of the dynamics. We demonstrate the equivalence of the Keldysh technique with the conventional Statistical-Mechanics Model for circuits, resulting from a doubled Hilbert-space (Choi-Jamio{\l}kowski) mapping. We illustrate this using the monitored dynamics of interacting fermions with a conserved charge, deriving a unified effective field theory that captures all phases and phase transitions. The non-interacting counterpart in 1D space only has an area-law phase, with no MIPT. This was explained via an effective non-linear sigma model replica field theory possessing a very large symmetry. We show that other phases and phase transitions emerge when the replica symmetry is reduced by interactions. The reduced symmetry combines a replica permutation symmetry and charge-conservation within each replica. The former and its spontaneous breaking govern the MIPT, which can be recognized via a separatrix in the renormalization group flow. The replica-resolved charge conservation dictates the ``charge-sharpening" transition between two kinds of dynamics, where the global charge information is either hidden or reconstructible from the measurements. The field theory explains why the charge-sharpening transition should occur only in the volume-law phase. Our framework provides a template for other classes of MIPTs and situates these within the arena of non-equilibrium condensed matter physics.
• Abstract（参考訳）: 量子力学における測定誘起相転移(英: Measurement-induced phase transitions、MIPTs)は、量子カオス(体積法的な絡み合い)とエンタングルメント抑制された領域法的な位相の間の非平衡相転移である。 観測された力学が、一般の遠方から量子凝縮物質物理学の枠組みの中にどのように配置されているかを明らかにする。 測定誘起加熱効果は、一般的な(相互作用する)監視フェルミオン系における分布関数をスクランブルし、ダイナミクスの対称性に基づく簡易な記述を可能にする。 本稿では,2重ヒルベルト空間 (Choi-Jamio{\l}kowski) マッピングにより,従来の回路の統計力学モデルとケルディシュ手法の等価性を実証する。 フェミオンと保存電荷の相互作用のモニター力学を用いてこれを説明し、すべての相と相転移を捉える統一された実効場理論を導出する。 1D空間における非相互作用の相手は、MIPTを持たない領域法的な位相のみを持つ。 これは、非常に大きな対称性を持つ効果的な非線形シグマモデルレプリカ場理論によって説明された。 相互作用によってレプリカ対称性が減少すると、他の相転移や相転移が生じることを示す。 還元対称性は、レプリカの置換対称性と各レプリカ内の電荷保存とを組み合わせたものである。 前者とその自発的破壊はMIPTを制御し、再正規化群フローのセパラトリクスを介して認識することができる。 複製分解電荷保存法は、大域電荷情報が測定値から隠蔽されるか再構成可能である2種類のダイナミクス間の「電荷吸収」遷移を規定する。 場の理論は、なぜ電荷吸収遷移が体積法相でしか起こらないのかを説明する。 我々のフレームワークはMIPTの他のクラスに対するテンプレートを提供し、これらを非平衡凝縮物質物理学の領域内に配置する。

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