論文の概要: Asymmetric decay of quantum many-body scars in XYZ quantum spin chains

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.05435v1
• Date: Thu, 08 May 2025 17:23:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-09 21:43:49.982761
• Title: Asymmetric decay of quantum many-body scars in XYZ quantum spin chains
• Title（参考訳）: XYZ量子スピン鎖における量子多体傷の非対称崩壊
• Authors: Dhiman Bhowmick, Vir B. Bulchandani, Wen Wei Ho,
• Abstract要約: 量子多体傷はカオス量子多体系の非定型エネルギー固有状態である。 スカーは、高励起で非絡み合った積状態の固有状態の無限族として現れる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum many-body scars are atypical energy eigenstates of chaotic quantum many-body systems that prevent certain special non-equilibrium initial conditions from thermalizing. We point out that quantum many-body scars exist for any nearest-neighbor spin-$S$ XYZ quantum spin chain, and arise in the form of an infinite family of highly excited yet nonentangled product-state eigenstates, which define periodic textures in spin space. This set of scars, discovered originally by Granovskii and Zhedanov in 1985, encompasses both the experimentally relevant 'spin helices' for XXZ chains and more complicated helix-like states constructed from Jacobi elliptic functions for generic XYZ chains. An appealing feature of Granovskii-Zhedanov scars is that they are well-defined in the semiclassical limit $S \to \infty$, which allows for a systematic and analytical treatment of their dynamical instability to perturbations of the Hamiltonian. Using time-dependent spin-wave theory, we predict that upon perturbing along certain directions in Hamiltonian space, Granovskii-Zhedanov scars exhibit a dramatic asymmetry in their decay: depending on the sign of the perturbation, the decrease of their contrast is either slow and linear, or fast and exponential in time. This asymmetry can be traced to the absence (presence) of imaginarity in the spectrum of the Bogoliubov Hamiltonian governing quantum fluctuations about the scar, which corresponds to the absence (presence) of a non-zero Lyapunov exponent for the limiting classical trajectory. Numerical simulations using matrix product states (MPS) and infinite time-evolving block decimation (iTEBD) confirm that our prediction remains valid even far from the semiclassical limit. Our findings challenge existing theories of how quantum-many body scars relax.
• Abstract（参考訳）: 量子多体傷はカオス量子多体系の非定型エネルギー固有状態であり、特定の非平衡初期条件が熱化を妨げている。 我々は、最も近いスピン-S$XYZ量子スピン鎖には量子多体傷が存在し、スピン空間の周期的テクスチャを定義する高励起で非絡み合った積状態固有状態の無限族として生じることを指摘している。 1985年にGranovskii と Zhedanov によって発見されたこの傷痕は、XXZ 鎖に対する実験的に関係する「スピンヘリックス」と、ジェネリック XYZ 鎖に対するヤコビ楕円関数から構築されたより複雑なヘリックス状態の両方を含んでいる。 Granovskii-Zhedanov 傷の魅力的な特徴は、それらは半古典的極限$S \to \infty$で十分に定義されており、ハミルトニアンの摂動に対する動的不安定性の体系的かつ解析的な扱いを可能にすることである。 時間依存性のスピン波理論を用いて、ハミルトン空間の特定の方向に沿って摂動すると、グラノフスキー・ゼダノフの破片は崩壊において劇的な非対称性を示すと予測する。 この非対称性は、ボゴリューボフ・ハミルトニアンのスペクトルにおける虚空性の欠如(存在)に遡ることができるが、これは制限的古典軌道に対する非ゼロのリャプノフ指数の欠如(存在)に対応する。 行列積状態 (MPS) と無限時間進化ブロックデシメーション (iTEBD) を用いた数値シミュレーションにより, 予測が半古典的限界から離れても有効であることが確認された。 我々の発見は、量子量の多い体の傷がいかにリラックスするかという既存の理論に挑戦する。

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