論文の概要: Quantum Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking in Decohered One Dimensional Critical States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14221v4
- Date: Sun, 29 Jun 2025 05:18:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-01 19:22:02.057655
- Title: Quantum Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking in Decohered One Dimensional Critical States
- Title（参考訳）: デコヒート1次元臨界状態における量子強弱自発対称性の破れ
- Authors: Yuxuan Guo, Sheng Yang, Xue-Jia Yu,
- Abstract要約: 我々は混合状態における新しいタイプの相転移を明らかにし、Emphquantum strong-to-weak spontaneous symmetric Break (SW SSB) と呼ぶ。
局所的な強対称性保存デコヒーレンスの下で XXZ 臨界スピン鎖の大域的な位相図を写像する。
我々の統一理論フレームワークは、一次元量子システムの幅広いクラスに適用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.603658293365577
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Symmetry breaking has been a central theme in classifying quantum phases and phase transitions. Recently, this concept has been extended to the mixed states of open systems, attracting considerable attention due to the emergence of novel physics beyond closed systems. In this work, we reveal a new type of phase transition in mixed states, termed \emph{quantum} strong-to-weak spontaneous symmetry breaking (SWSSB). Using a combination of field theory calculations and large-scale matrix product state simulations, we map out the global phase diagram of the XXZ critical spin chain under local strong symmetry preserving decoherence, which features an SWSSB phase and a trivial Luttinger liquid phase, separated by a straight critical line that belongs to the boundary Berezinskii-Kosterlitz-Thouless universality class with a varying effective central charge. Importantly, we analyze this transition from two complementary perspectives: on one hand, through the behavior of order parameters that characterize the symmetry breaking; on the other hand, from a quantum information viewpoint by studying entropic quantities and the concept of quantum recoverability. Remarkably, the SWSSB transition in our case is \emph{purely quantum} in the sense that it can only be driven by tuning the Hamiltonian parameter even under arbitrary decoherence strength, fundamentally distinguishing it from the decoherence-driven SWSSB transitions extensively discussed in previous literature. Importantly, our unified theoretical framework is applicable to a broad class of one-dimensional quantum systems, including spin chains and fermionic systems, whose low-energy physics can be described by Luttinger liquid theory, under arbitrary symmetry-preserving decoherence channels. Finally, we also discuss the experimental relevance of our theory on quantum simulator platforms.
- Abstract（参考訳）: 対称性の破れは、量子相と相転移の分類において中心的なテーマとなっている。
近年、この概念はオープンシステムの混合状態にまで拡張され、閉系を超えた新しい物理学の出現によって大きな注目を集めている。
本研究では,混合状態における新たな相転移,すなわち強弱自然対称性の破れ(SWSSB)を明らかにする。
場の理論計算と大規模行列積状態シミュレーションの組み合わせを用いて,SWSSB相と自明なルッティンガー液相を特徴とする局所強対称性保存デコヒーレンスの下でのXXZ臨界スピン鎖の大域的位相図を,Berezinskii-Kosterlitz-Thouless普遍性クラスに属する直線臨界線で分割した。
重要なことは、この遷移を2つの相補的な視点から分析する:一方、対称性の破れを特徴づける順序パラメータの振舞い、他方、エントロピー量と量子回復可能性の概念を研究することによって量子情報の観点から分析する。
注目すべきことに、我々の場合のSWSSB遷移は、任意のデコヒーレンス強度の下でもハミルトンパラメータをチューニングすることでのみ駆動できるという意味で \emph{purely quantum} であり、基本的には以前の文献で広く議論されたデコヒーレンス駆動のSWSSB遷移と区別される。
重要なことは、我々の統一理論フレームワークは、スピン鎖やフェルミオン系を含む1次元量子系の幅広いクラスに適用でき、その低エネルギー物理学は任意の対称性保存デコヒーレンスチャネルの下で、ルッティンガー液体理論によって記述できる。
最後に、量子シミュレータプラットフォームにおける理論の実験的妥当性についても論じる。
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