論文の概要: Quench dynamics of the quantum XXZ chain with staggered interactions: Exact results and simulations on digital quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.03341v1
• Date: Wed, 03 Dec 2025 01:14:54 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2025-12-04 12:06:00.858451
• Title: Quench dynamics of the quantum XXZ chain with staggered interactions: Exact results and simulations on digital quantum computers
• Title（参考訳）: 定常相互作用をもつ量子XXZ鎖のクエンチダイナミクス:デジタル量子コンピュータにおける実行結果とシミュレーション
• Authors: Ching-Tai Huang, Yu-Cheng Lin, Ferenc Igloi,
• Abstract要約: 量子$S=1/2$ XXZ反強磁性鎖におけるクエンチダイナミクスについて検討した。 我々はベルベースで作業することで任意の偶数系サイズに対して正確な時間依存状態を得る。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7145429370444325
• License:
• Abstract: We investigate quench dynamics in the quantum $S=1/2$ XXZ antiferromagnetic chain with staggered and anisotropic interactions in the flat-band limit. Our quench protocol interchanges the odd- and even-bond strengths of a fully dimerized chain, enabling us to derive exact time-dependent states for arbitrary even system sizes by working in the Bell basis. We obtain closed-form, size-independent expressions for the von Neumann and second-order Rényi entanglement entropies. We further calculate exact Loschmidt echoes and the corresponding return rate functions across various anisotropies and system sizes, and identify Loschmidt zeros in finite chains. Our analysis reveals the precise conditions on the anisotropy parameter that govern the periodicity of the dynamical observables. In addition to the analytic study, we perform two types of numerical experiments on IBM-Q quantum devices. First, we use the Hadamard test to estimate the Bell-basis expansion coefficients and reconstruct the dynamical states, achieving accurate entanglement entropies and the Loschmidt echo for small systems. Second, we implement Trotter-error-free time-evolution circuits combined with randomized Pauli measurements. Post-processing via statistical correlations and classical shadows yields reliable estimates of the second-order Rényi entanglement entropy and the Loschmidt echo, showing satisfactory agreement with exact results.
• Abstract（参考訳）: 量子$S=1/2$ XXZ反強磁性鎖におけるクエンチダイナミクスについて検討した。 我々のクエンチプロトコルは、完全に二量化された鎖の奇数および偶数結合の強度を交換し、ベルベースで作業することで、任意の偶数系サイズに対する正確な時間依存状態の導出を可能にする。 我々はフォン・ノイマンと第二階レニイ絡み付きエントロピーに対して閉形式で大きさに依存しない式を得る。 さらに、様々な異方性およびシステムサイズにわたる正確なLoschmidtエコーと対応する戻り値関数を計算し、有限鎖におけるLoschmidt零点を同定する。 解析の結果, 動的観測値の周期性を管理する異方性パラメータの正確な条件が明らかとなった。 解析研究に加えて、IBM-Q量子デバイス上で2種類の数値実験を行う。 まず,アダマール試験を用いてベル基底膨張係数を推定し,力学状態の再構成を行い,精度の高いエンタングルメントエントロピーとロシミットエコーを実現する。 第2に、ランダム化パウリ測定と組み合わせて、トロッタエラーのない時間進化回路を実装した。 統計的相関や古典的な影による後処理は、2階のレニイ絡みのエントロピーとロシミットエコーの信頼性評価をもたらし、正確な結果と満足な一致を示した。

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