論文の概要: Shaping Causality: Emergence of Nonlocal Light Cones in Long-Range Quantum Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22020v1
• Date: Thu, 27 Nov 2025 01:51:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.353202
• Title: Shaping Causality: Emergence of Nonlocal Light Cones in Long-Range Quantum Systems
• Title（参考訳）: 形状因果性:ロングランジ量子系における非局所光円錐の発生
• Authors: Shreyas Sadugol, Giuseppe Luca Celardo, Fausto Borgonovi, Lev Kaplan,
• Abstract要約: 長距離相互作用は、初期条件に応じて非局所的な(より高速な)または局所的な(弾道的な)相関の拡散を生成することができる。 これにより、長距離通信は情報の拡散を制御するための豊富なプラットフォームとなる。 工学的な可能性として、リーブ・ロビンソンのような非局所的な光円錐は、長距離相互作用系の因果的な景観を形成することができる。
• 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: While for non-relativistic short-range interactions, the spread of information is local, remaining confined in an effective light cone, long-range interactions can generate either nonlocal (faster-than-ballistic) or local (ballistic) spread of correlations depending on the initial conditions. This makes long-range interactions a rich platform for controlling the spread of information. Here, we derive an effective Hamiltonian analytically and identify the specific interaction term that drives nonlocality in a wide class of long-range spin chains. This allows us to understand the conditions for the emergence of local behavior in the presence of nonlocal interactions and to identify a regime where the causal space-time landscape can be precisely designed. Indeed, we show that for large long-range interaction strength or large system size, initial conditions can be chosen in a way that allows a local perturbation to generate nonlocal signals at programmable distant positions, which then propagate within effective light cones. The possibility of engineering the emergence of nonlocal Lieb-Robinson-like light cones allows one to shape the causal landscape of long-range interacting systems, with direct applications to quantum information processing devices, quantum memories, error correction, and information transport in programmable quantum simulators.
• Abstract（参考訳）: 非相対論的短距離相互作用では、情報の拡散は局所的であり、有効光円錐に閉じ込められているが、長距離相互作用は初期条件に応じて非局所的(より高速な)または局所的(弾道的な)相関の拡散を生成することができる。 これにより、長距離通信は情報の拡散を制御するための豊富なプラットフォームとなる。 ここでは、実効的なハミルトン解析を導出し、長距離スピン鎖の幅広いクラスにおいて非局所性を駆動する特定の相互作用項を同定する。 これにより、非局所的相互作用の存在下での局所行動の出現条件を理解し、因果的時空景観を正確に設計できる体制を特定することができる。 実際、長距離相互作用強度やシステムサイズが大きい場合には、局所摂動によってプログラム可能な遠隔位置で非局所的な信号が生成され、有効光円錐内を伝播する方法で初期条件が選択できることを示す。 非局所的なリーブ・ロビンソンライクな光円錐の出現は、長距離相互作用系の因果的な景観を形作ることができ、量子情報処理装置、量子メモリ、エラー訂正、およびプログラム可能な量子シミュレータにおける情報伝達に直接応用することができる。

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