論文の概要: Partial projected ensembles and spatiotemporal structure of information scrambling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.05632v1
- Date: Thu, 07 Aug 2025 17:59:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-08 18:59:39.990624
- Title: Partial projected ensembles and spatiotemporal structure of information scrambling
- Title（参考訳）: 部分投影アンサンブルと情報スクランブルの時空間構造
- Authors: Saptarshi Mandal, Pieter W. Claeys, Sthitadhi Roy,
- Abstract要約: 本研究では,アンサンブルにスクランブルがどのように印字されるかを研究するためのフレームワークとして,プロジェクテッド部分アンサンブル(PPE)を紹介した。
PPEは、サブシステム上で誘導される混合状態のアンサンブルを、その補体の空間的に分離された部分で測定することによって構成する。
PPEの統計的揺らぎは情報拡散の因果光円錐を忠実に追跡し、スクランブルダイナミクスがアンサンブル構造にどのように符号化されているかを明らかにする。
- 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: Thermalisation and information scrambling in out-of-equilibrium quantum many-body systems are deeply intertwined: local subsystems dynamically approach thermal density matrices while their entropies track information spreading. Projected ensembles--ensembles of pure states conditioned on measurement outcomes of complementary subsystems--provide higher-order probes of thermalisation, converging at late times to universal maximum-entropy ensembles. In this work, we introduce the partial projected ensemble (PPE) as a framework to study how the spatiotemporal structure of scrambling is imprinted on projected ensembles. The PPE consists of an ensemble of mixed states induced on a subsystem by measurements on a spatially separated part of its complement, tracing out the remainder, naturally capturing scenarios involving discarded outcomes or noise-induced losses. We show that statistical fluctuations of the PPE faithfully track the causal lightcone of information spreading, revealing how scrambling dynamics are encoded in ensemble structure. In addition, we demonstrate that the probabilities of bit-string probabilities (PoPs) associated with the PPE exhibit distinct dynamical regimes and provide an experimentally accessible probe of scrambling. Both PPE fluctuations and PoPs display exponential sensitivity to the size of the discarded region, reflecting exponential degradation of quantum correlations under erasure. We substantiate these findings using the non-integrable kicked Ising chain, combining numerics in the ergodic regime with exact results at its self-dual point. We extend our analysis to a many-body localised (MBL) regime numerically, along with analytic results for the $\ell$-bit model. The linear and logarithmic lightcones characteristic of ergodic and MBL regimes emerge naturally from PPE dynamics, establishing it as a powerful tool for probing scrambling and deep thermalisation.
- Abstract（参考訳）: 局所的なサブシステムは熱密度行列に動的に接近し、エントロピーは情報の拡散を追跡する。
計画されたアンサンブル - 補体系の測定結果に基づいて条件付けられた純粋な状態のアンサンブル - 熱化の高次プローブを提供し、後期には最大エントロピーアンサンブルに収束する。
本研究では,部分的投射アンサンブル(PPE)を,投射アンサンブルにスクランブルの時空間構造がどのように印加されるかを研究する枠組みとして紹介する。
PPEは、サブシステム上で誘導される混合状態のアンサンブルで、補体の空間的に分離された部分の測定を行い、残りの部分をトレースし、破棄された結果やノイズによる損失を含むシナリオを自然にキャプチャする。
PPEの統計的揺らぎは情報拡散の因果光円錐を忠実に追跡し、スクランブルダイナミクスがアンサンブル構造にどのように符号化されているかを明らかにする。
さらに, PPE に関連するビットストリング確率 (PoPs) の確率は, 異なる動的状態を示し, 実験的に到達可能なスクランブルプローブを提供することを示した。
PPEのゆらぎとPoPsはどちらも、破棄された領域のサイズに対して指数関数的な感度を示し、消去下での量子相関の指数関数的な劣化を反映している。
本研究は, エルゴード系における数値と, 自己双対点における正確な結果を組み合わせた非可積分蹴りIsing鎖を用いて, これらの知見を裏付けるものである。
解析結果を多体局所化法(MBL)に数値的に拡張し,$$\ell$-bitモデルの解析結果と比較した。
エルゴード系およびMBL系に特徴的な線形および対数的光錐は、PEP力学から自然に出現し、スクランブルと深熱化を探索するための強力なツールとして確立された。
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