論文の概要: Strong-to-Weak Symmetry Breaking Phases in Steady States of Quantum Operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09669v1
• Date: Thu, 11 Sep 2025 17:58:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-12 16:52:24.508791
• Title: Strong-to-Weak Symmetry Breaking Phases in Steady States of Quantum Operations
• Title（参考訳）: 量子操作の定常状態における強弱対称性の破れ相
• Authors: Niklas Ziereis, Sanjay Moudgalya, Michael Knap,
• Abstract要約: 混合状態は、個々の状態のレベル(強い対称性)とアンサンブルのレベル(弱い対称性)のどちらかに、2つの異なる種類の対称性を示すことができる 強い対称性は自然に弱い対称性に分解されうるが、このメカニズムはStrong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking (SW- SSB)と呼ばれる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.003748389192021574
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Mixed states can exhibit two distinct kinds of symmetries, either on the level of the individual states (strong symmetry), or only on the level of the ensemble (weak symmetry). Strong symmetries can be spontaneously broken down to weak ones, a mechanism referred to as Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking (SW-SSB). In this work, we first show that maximally mixed symmetric density matrices, which appear, for example, as steady states of symmetric random quantum circuits have SW-SSB when the symmetry is an on-site representation of a compact Lie or finite group. We then show that this can be regarded as an isolated point within an entire SW-SSB phase that is stable to more general quantum operations such as measurements followed by weak postselection. With sufficiently strong postselection, a second-order transition can be driven to a phase where the steady state is strongly symmetric. We provide analytical and numerical results for such SW-SSB phases and their transitions for both abelian $\mathbb{Z}_2$ and non-abelian $S_3$ symmetries in the steady state of Brownian random quantum circuits with measurements. We also show that such continuous SW-SSB transitions are absent in the steady-state of general strongly symmetric, trace-preserving quantum channels (including unital, Brownian, or Lindbladian dynamics) by analyzing the degeneracies of the steady states in the presence of symmetries. Our results demonstrate robust SW-SSB phases and their transitions in the steady states of noisy quantum operations, and provide a framework for realizing various kinds of mixed-state quantum phases based on their symmetries.
• Abstract（参考訳）: 混合状態は、個々の状態のレベル(強い対称性)とアンサンブルのレベル(弱い対称性)のどちらかに、2つの異なる種類の対称性を示すことができる。 強対称性は、Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking (SW-SSB)と呼ばれるメカニズムによって自発的に弱対称性に分解される。 この研究において、例えば、対称ランダム量子回路の定常状態がコンパクトリーあるいは有限群のオンサイト表現であるときにSW-SSBを持つように、最大混合対称密度行列が最初に示される。 そして、このことはSW-SSB位相全体の孤立点と見なすことができ、測定などのより一般的な量子演算に安定であり、その後に弱いポストセレクションが続くことを示す。 十分に強いポストセレクションにより、2階遷移は、定常状態が強い対称な位相に駆動することができる。 このようなSW-SSB相の解析的および数値的な結果と、測定されたブラウンランダム量子回路の定常状態におけるアーベル $\mathbb{Z}_2$ および非アーベル $S_3$ 対称性の遷移を与える。 また、このような連続SW-SSB遷移は、対称性の存在下での定常状態の退化を解析することによって、一般に対称でトレース保存される量子チャネル(ユニタリ、ブラウン、リンドブラディアンダイナミクスを含む)の定常状態に欠落していることを示す。 本研究は,雑音量子演算の定常状態におけるSW-SSB位相とその遷移を実証し,その対称性に基づく様々な混合状態量子位相を実現するための枠組みを提供する。

関連論文リスト

• Hardness of observing strong-to-weak symmetry breaking [0.029541734875307393]
  自発的破壊(SSB)は、物質の量子相の理解の基礎である。 我々は、強い対称性を破ることなく、強い対称性を破ることのない擬ランダム混合状態のアンサンブルを構築する。 これにより、強弱SSBを検出するための効率的な状態に依存しないプロトコルの存在が決定される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-16T16:31:27Z)
• Predicting symmetries of quantum dynamics with optimal samples [41.42817348756889]
  量子力学における対称性の同定は、量子技術に深く影響する重要な課題である。 グループ表現理論とサブグループ仮説テストを組み合わせた統合フレームワークを導入し,これらの対称性を最適効率で予測する。 我々は,並列戦略が適応プロトコルや不定値順序プロトコルと同じ性能を達成することを証明した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-03T15:57:50Z)
• Boundary anomaly detection in two-dimensional subsystem symmetry-protected topological phases [20.518529676631122]
  我々はトポロジカル応答理論を一般化し、線形サブシステム対称性の境界異常を検出する。 このアプローチにより,異なるサブシステム対称性保護トポロジカル位相(SSPT)を区別し,新しい位相を明らかにすることができる。 我々の研究は、サブシステム対称性の量子異常を検出する数値的な方法を提供し、位相位相の研究に新たな洞察を与える。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-10T14:53:54Z)
• Strong-to-weak spontaneous symmetry breaking meets average symmetry-protected topological order [17.38734393793605]
  これら2つの順序の非自明な拡張から生じる二重ASPT位相と呼ばれる新しい位相のクラスを提案する。 この新たなフェーズは以前の研究には欠落しており、従来の閉じたシステムには存在しない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-17T16:36:53Z)
• Strong-to-weak symmetry breaking states in stochastic dephasing stabilizer circuits [0.0]
  対称性を無視するデコヒーレンスの下では、自発的な強弱対称性の破れが発生する。 この研究は、安定化器形式とクリフォード回路の効率的な数値アルゴリズムを用いることにより、混合状態におけるS SSBや他のデコヒーレンス現象を記述するためのスキームを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-08T06:03:23Z)
• Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking in Mixed Quantum States [10.383582684153945]
  本稿では,強い対称性を弱い対称性に分解する新しいタイプの自発対称性破壊(SSB)について検討する。 SW-SSBは混合状態量子相の普遍的性質であることを示す。 我々は、(固定対称性の電荷を持つ)正準アンサンブルにおける非零温度の熱状態は、自発的に強い対称性を破るべきであると論じる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-06T16:59:01Z)
• Symmetry-restricted quantum circuits are still well-behaved [45.89137831674385]
  対称性で制限された量子回路は、全特殊ユニタリ群 $SU(2n)$ の性質を継承することを示す。 これは、対称状態に関する先行研究を作用素に拡張し、作用素空間が状態空間と同じ構造に従うことを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-02-26T06:23:39Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。