論文の概要: Controlling Symmetries and Quantum Criticality in the Anisotropic Coupled-Top Model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.09394v1
- Date: Thu, 13 Feb 2025 15:14:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-14 13:44:25.667192
- Title: Controlling Symmetries and Quantum Criticality in the Anisotropic Coupled-Top Model
- Title（参考訳）: 異方性結合-トップモデルにおける対称性と量子臨界性制御
- Authors: Wen-Jian Mao, Tian Ye, Liwei Duan, Yan-Zhi Wang,
- Abstract要約: 2つの大きなスピン間の相互作用を$x-$と$y-$directionsで記述した異方性結合トップモデルについて検討する。
系の対称性を操作でき、離散的な$Z$または連続U(1)対称性を誘導することができる。
このフレームワークは、対称性を実験的に制御し、関連する物理現象を調査するための理想的なプラットフォームを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.553027955412986
- License:
- Abstract: We investigate the anisotropic coupled-top model, which describes the interactions between two large spins along both $x-$ and $y-$directions. By tuning anisotropic coupling strengths along distinct directions, we can manipulate the system's symmetry, inducing either discrete $Z_2$ or continuous U(1) symmetry. In the thermodynamic limit, the mean-field phase diagram is divided into five phases: the disordered paramagnetic phase, the ordered ferromagnetic or antiferromagnetic phases with symmetry breaking along either $x-$ or $y-$direction. This results in a double degeneracy of the spin projections along the principal direction for $Z_2$ symmetry breaking. When U(1) symmetry is broken, infinite degeneracy associated with the Goldstone mode emerges. Beyond the mean-field ansatz, at the critical points, the energy gap closes, and both quantum fluctuations and entanglement entropy diverge, signaling the onset of second-order quantum phase transitions. These critical behaviors consistently support the universality class of $Z_2$ symmetry. Contrarily, when U(1) symmetry is broken, the energy gap vanishes beyond the critical points, yielding a novel exponent of 1, rather than 1/2 for $Z_2$ symmetry breaking. The framework provides an ideal platform for experimentally controlling symmetries and investigating associated physical phenomena.
- Abstract（参考訳）: 2つの大きなスピン間の相互作用を$x-$と$y-$directionsで記述した異方性結合トップモデルについて検討する。
異なる方向に沿って異方性結合強度をチューニングすることにより、系の対称性を操り、離散的な$Z_2$または連続U(1)対称性を誘導することができる。
熱力学的限界において、平均磁場相図は、乱れた常磁性相、秩序された強磁性相または反強磁性相の5つの相に分けられ、対称性が$x-$または$y-$directionに沿って破れる。
これにより、主方向に沿ってスピン射影が二重縮退し、$Z_2$対称性の破れが生じる。
U(1)対称性が破られたとき、ゴールドストーンモードに付随する無限の縮退が出現する。
平均場アンサッツを超えて、臨界点においてエネルギーギャップは閉じ、量子ゆらぎと絡みエントロピーの両方が分岐し、二階量子相転移の開始を知らせる。
これらの臨界挙動は、Z_2$対称性の普遍性クラスを一貫して支持する。
対照的に、U(1)対称性が破られたとき、エネルギーギャップは臨界点を超えて消滅し、Z_2$対称性の破れに対して1/2ではなく1の新たな指数が生じる。
このフレームワークは、対称性を実験的に制御し、関連する物理現象を調査するための理想的なプラットフォームを提供する。
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