論文の概要: Quantum simulation of superdiffusion breakdown in Heisenberg chains via 2D interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14371v1
- Date: Tue, 18 Mar 2025 16:02:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-19 16:29:13.250328
- Title: Quantum simulation of superdiffusion breakdown in Heisenberg chains via 2D interactions
- Title（参考訳）: 2次元相互作用によるハイゼンベルク鎖の超拡散破壊の量子シミュレーション
- Authors: Keerthi Kumaran, Manas Sajjan, Bibek Pokharel, Joe Gibbs, Jeffrey Cohn, Barbara Jones, Sarah Mostame, Sabre Kais, Arnab Banerjee,
- Abstract要約: 積分可能な1次元ハイゼンベルク模型のスピン輸送における超拡散スケーリングは、非平衡量子多体物理学における重要な発見の1つである。
現在の量子ハードウェアは、1Dハイゼンベルクモデルの超拡散をシミュレートすることで、そのような非平衡現象の研究においてその有用性を既に確認している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.23217948176882763
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Observing superdiffusive scaling in the spin transport of the integrable 1D Heisenberg model is one of the key discoveries in non-equilibrium quantum many-body physics. Despite this remarkable theoretical development and the subsequent experimental observation of the phenomena in KCuF3, real materials are often imperfect and contain integrability breaking interactions. Understanding the effect of such terms on the superdiffusion is crucial in identifying connections to such materials. Current quantum hardware has already ascertained its utility in studying such non-equilibrium phenomena by simulating the superdiffusion of the 1D Heisenberg model. In this work, we perform a quantum simulation of the superdiffusion breakdown by generalizing the superdiffusive Floquet-type 1D model to a general 2D model. We comprehensively study the effect of different 2D interactions on the superdiffusion breakdown by tuning up their strength from zero, corresponding to the 1D Heisenberg chain, to higher values. We observe that certain 2D interactions are more resilient against superdiffusion breakdown than the others and that the SU(2) preserving 2D interaction has the highest resilience among all the 2D interactions we study. We observe that the location and multitude of the 2D interactions of a certain type do not change the relative resilience, but simply affect the time of onset of the breakdown. The superdiffusion breakdown was also captured in quantum hardware with a remarkable accuracy, further establishing the quantum computer's applicability in simulating interesting non-equilibrium quantum many-body phenomena.
- Abstract（参考訳）: 積分可能な1次元ハイゼンベルク模型のスピン輸送における超拡散スケーリングの観測は、非平衡量子多体物理学における重要な発見の1つである。
この顕著な理論的発展とその後のKCuF3の現象の実験的観察にもかかわらず、実際の物質はしばしば不完全であり、可積分性破壊相互作用を含んでいる。
このような用語が超拡散に与える影響を理解することは、そのような物質とのつながりを特定する上で重要である。
現在の量子ハードウェアは、1Dハイゼンベルクモデルの超拡散をシミュレートすることで、そのような非平衡現象の研究においてその有用性を既に確認している。
本研究では,超拡散Floquet型1Dモデルを一般2Dモデルに一般化することにより,超拡散分解の量子シミュレーションを行う。
1次元ハイゼンベルク鎖に対応する零点から高次の値に調整することで、異なる2次元相互作用が超拡散分解に及ぼす影響を包括的に研究する。
我々は, ある種の2次元相互作用が超拡散破壊に対する耐性が高く, SU(2)保存2次元相互作用は研究対象のすべての2次元相互作用の中で最もレジリエンスが高いことを観察した。
特定のタイプの2次元相互作用の位置と多様性は、相対的なレジリエンスを変化させるのではなく、分解の開始時間に影響を及ぼす。
スーパー拡散の分解は量子ハードウェアでも顕著な精度で捉えられ、興味深い非平衡量子多体現象をシミュレートする量子コンピュータの適用性が確立された。
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