論文の概要: The role of non-Markovian dissipation in quantum phase transitions: tricriticality, spin squeezing, and directional symmetry breaking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.11317v1
• Date: Tue, 15 Apr 2025 15:58:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-16 22:09:13.477618
• Title: The role of non-Markovian dissipation in quantum phase transitions: tricriticality, spin squeezing, and directional symmetry breaking
• Title（参考訳）: 量子相転移における非マルコフ散逸の役割:三臨界性、スピンスクイーズ、方向性対称性の破れ
• Authors: Baptiste Debecker, Lukas Pausch, Jonathan Louvet, Thierry Bastin, John Martin, François Damanet,
• Abstract要約: 量子システムにおける相転移の制御方法を理解することは、新しい量子材料や技術の開発研究の最前線にある。 本稿では, 量子系と非マルコフ環境, すなわち, 周波数依存性のスペクトル密度がメモリ効果を誘導する環境との結合が, 相転移の生成と再形成にどのように利用されるかを検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Understanding how to control phase transitions in quantum systems is at the forefront of research for the development of new quantum materials and technologies. Here, we study how the coupling of a quantum system to a non-Markovian environment, i.e., an environment with a frequency-dependent spectral density inducing memory effects, can be used to generate and reshape phase transitions and squeezing in matter phases. Focusing on a Lipkin-Meshkov-Glick model, we demonstrate that non-Markovian dissipation can be leveraged to engineer tricriticality via the fusion of $2^{\mathrm{nd}}$-order and $1^{\mathrm{st}}$-order critical points. We identify phases that arise from different ways of breaking the single weak symmetry of our model, which led us to introduce the concept of \textit{directional spontaneous symmetry breaking} (DSSB) as a general framework to understand this phenomenon. We show that signatures of DSSB can be seen in the emergence of spin squeezing along different directions, and that the latter is controllable via non-Markovian effects, opening up possibilities for applications in quantum metrology. Finally, we propose an experimental implementation of our non-Markovian model in cavity QED. Our work features non-Markovianity as a resource for controlling phase transitions in general systems, and highlights shortcomings of the Markovian limit in this context.
• Abstract（参考訳）: 量子システムにおける相転移の制御方法を理解することは、新しい量子材料や技術の開発研究の最前線にある。 本稿では,量子系の非マルコフ環境への結合,すなわち,周波数依存性のスペクトル密度がメモリ効果を誘導する環境を用いて,物質相の相転移を発生・再形成する方法について検討する。 Lipkin-Meshkov-Glickモデルに焦点をあてて、非マルコフ散逸は2.^{\mathrm{nd}}$-orderと1.^{\mathrm{st}}$-order critical Pointを融合することにより、工学的三臨界性に活用できることを示した。 我々は、モデルの単一弱対称性を破る異なる方法から生じる位相を同定し、この現象を理解するための一般的な枠組みとして \textit{directional spontaneous symmetric breaking} (DSSB) の概念を導入した。 DSSBのシグネチャは、異なる方向に沿って回転するスピンの出現で見られ、後者は非マルコフ効果によって制御可能であることを示し、量子メトロジーにおける応用の可能性を開く。 最後に,空洞QEDにおける非マルコフモデルの実験的実装を提案する。 我々の研究は、一般システムにおける位相遷移を制御するためのリソースとして非マルコフ性を備えており、この文脈におけるマルコフ極限の欠点を強調している。

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