論文の概要: Non-unitary time dynamics of topological modes in open planar quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.04325v1
- Date: Thu, 06 Feb 2025 18:59:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-07 14:31:09.205261
- Title: Non-unitary time dynamics of topological modes in open planar quantum systems
- Title（参考訳）: 開平面量子系における位相モードの非単位時間ダイナミクス
- Authors: Saakshi Porwal, Bitan Roy,
- Abstract要約: 正方格子型開量子系における位相モードの非単位時間ダイナミクスについて検討する。
このようなリアルタイムランプが存在する場合、これらのモードの生存確率は短い(長い)時間スケールで減少する(増加)。
時間進化の逆コースでは、そのようなトポロジカルモードが初期システムに欠如している場合には、より強いシステムと環境の結合が増加する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Nontrivial topological invariant of bulk electronic wavefunctions in two-dimensional quantum crystals leaves its footprints on the edge, dislocation, and corner modes. Here we investigate non-unitary time dynamics of these topological modes in square lattice-based open quantum systems in which the time-dependent Hamiltonian smoothly interpolates between topologically distinct insulators across band gap closing quantum critical points. The temporal dynamics of these modes is described by a Lindblad equation in which the instantaneous Hamiltonian plays the role of the Lindblad operator, thereby allowing the environment to couple with the system through the energy channels (weak measurement protocol). We show that in the presence of such a real time ramp, the survival probability of these modes decreases (increases) in short (long) time scale where the dephasing (quantum Zeno) effect dominates with the increasing amplitude of the system-to-environment coupling, for both slow and fast ramps from a topological to a normal insulating state. For a reverse course of the time evolution, the revival or condensation probability of nucleating such topological modes, otherwise absent in the initial system, increases for stronger system-to-environment coupling. This phenomenon can be attributed to the strong decoherence of the initial mixed state among all the energy eigenstates of the final Hamiltonian which also includes the topological modes, causing their enhanced condensation probability. Our findings can be germane to real open topological materials with time-tunable band gap, and should be applicable to open topological crystals of arbitrary dimension and belonging to any symmetry class.
- Abstract（参考訳）: 二次元量子結晶におけるバルク電子波動関数の非自明な位相不変性は、そのフットプリントをエッジ、転位、コーナーモードに残す。
ここでは、正方格子型開量子系におけるこれらのトポロジカルモードの非単位時間ダイナミクスについて検討し、時間依存ハミルトニアンは、量子臨界点を閉じる帯域ギャップを越えて位相的に異なる絶縁体間を滑らかに補間する。
これらのモードの時間的ダイナミクスは、瞬時ハミルトニアンがリンドブラッド作用素の役割を果たすリンドブラッド方程式によって説明され、それによって環境はエネルギーチャネル(弱測定プロトコル)を介してシステムと結合できる。
このようなリアルタイムランプが存在する場合、これらのモードの生存確率は、位相的から正常な絶縁状態への遅いランプと速いランプの両方において、デフォーカス(量子ゼノ)効果がシステムと環境のカップリングの振幅の増加とともに支配される短い(長い)時間スケールで減少する。
時間進化の逆コースでは、そのようなトポロジカルモードが初期システムに存在しない場合は、より強いシステムと環境の結合が増加する。
この現象は、トポロジカルモードを含む最終ハミルトニアンのすべてのエネルギー固有状態の中で、初期混合状態の強いデコヒーレンスに起因する。
我々の発見は、時間可変なバンドギャップを持つ真の開トポロジカル材料にドイツ語で適用でき、任意の次元の開トポロジカル結晶に適用でき、任意の対称性クラスに属するべきである。
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