論文の概要: Dissipation-Driven Topological Phase Transition in Quantum Open Systems Independent of system Hamiltonian
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.16275v1
- Date: Fri, 22 Aug 2025 10:16:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-25 16:42:36.354283
- Title: Dissipation-Driven Topological Phase Transition in Quantum Open Systems Independent of system Hamiltonian
- Title（参考訳）: 系のハミルトニアンに依存しない量子開系における散逸駆動位相相転移
- Authors: Tian-Shu Deng, Fan Yang,
- Abstract要約: 線形散逸作用素を持つリンドブラッド方程式により支配される1次元量子開系における散逸駆動位相相転移について検討する。
モジュラーハミルトニアンフレームワークを用いることで、一次元クラスD系の定常状態を特徴づける$rmZ$位相不変量は、散逸作用素にのみ依存することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.28437033297544
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: We investigate dissipation-driven topological phase transitions in one-dimensional quantum open systems governed by the Lindblad equation with linear dissipation operators, which ensure the density matrix retains its Gaussian form throughout the dynamics. By employing the modular Hamiltonian framework, we rigorously demonstrate that the $\rm{Z}_2$ topological invariant characterizing steady states in one-dimensional class D systems is exclusively dependent on the dissipation operators, rather than the system Hamiltonian. Through a quench protocol where the system evolves from the steady state of one Lindbladian to another, we reveal that topological transitions can occur at analytically predictable critical times, even when the initial and final steady states share identical topological indices. These transitions are shown, both theoretically and numerically, to depend solely on dissipation parameters. Entanglement spectrum analysis demonstrates bulk-edge correspondence in non-equilibrium density matrices via coexisting single-particle gap closures (periodic boundaries) and topologically protected zero modes (open boundaries), directly underpinning the detection of dissipation-induced topology in quantum simulators.
- Abstract（参考訳）: 線形散逸演算子を持つリンドブラッド方程式で支配される1次元量子開系における散逸駆動位相遷移について検討し, 密度行列がそのガウス形式を動的に保ち続けることを保証する。
モジュラーハミルトニアンフレームワークを用いることで、一次元クラスD系の定常状態を特徴づける$\rm{Z}_2$位相不変量は、ハミルトニアン系よりも散逸作用素にのみ依存することを示した。
システムはリンドブラディアンの定常状態から別の状態へと進化するクエンチプロトコルを通じて、初期状態と最終状態が同一の位相指標を共有する場合であっても、解析的に予測可能な臨界時間で位相遷移が起こることを明らかにする。
これらの遷移は、理論上も数値上も、散逸パラメータのみに依存するように示される。
エンタングルメントスペクトル分析は、単一粒子ギャップ閉包(周期境界)と位相的に保護されたゼロモード(開境界)を共存させることにより、非平衡密度行列におけるバルクエッジ対応を証明し、量子シミュレータにおける散逸誘起トポロジーの検出を直接的に支えている。
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