論文の概要: Finite-Temperature Dynamical Phase Diagram of the $2+1$D Quantum Ising Model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.16772v1
• Date: Wed, 18 Feb 2026 19:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-20 15:21:28.285041
• Title: Finite-Temperature Dynamical Phase Diagram of the $2+1$D Quantum Ising Model
• Title（参考訳）: 2+1D量子イジングモデルの有限温度動的相図
• Authors: Lucas Katschke, Roland C. Farrell, Umberto Borla, Lode Pollet, Jad C. Halimeh,
• Abstract要約: 量子多体モデルの有限温度動的位相図をマッピングすることは、非平衡量子多体普遍性の枠組みを確立するためのステップである。 ここでは、これらの課題を、有限温度動的相図を計算するための効率的な平衡量子モンテカルロ(QMC)フレームワークを用いて解決する。 この手法を用いて、初期熱状態における横磁場のクエンチによって生成される2+1D量子イジングモデルの動的位相図をグラフ化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.043691872374631034
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Mapping finite-temperature dynamical phase diagrams of quantum many-body models is a necessary step towards establishing a framework of far-from-equilibrium quantum many-body universality. However, this is quite difficult due, in part, to the severe challenges in representing the volume-law entanglement that is generated under nonequilibrium dynamics at finite temperatures. Here, we address these challenges with an efficient equilibrium quantum Monte Carlo (QMC) framework for computing the finite-temperature dynamical phase diagram. Our method uses energy conservation and the self-thermalizing properties of ergodic quantum systems to determine observables at late times after a quantum quench. We use this technique to chart the dynamical phase diagram of the $2+1$D quantum Ising model generated by quenches of the transverse field in initial thermal states. Our approach allows us to track the evolution of dynamical phases as a function of both the initial temperature and transverse field. Surprisingly, we identify quenches in the ordered phase that cool the system as well as an interval of initial temperatures where it is possible to quench from the paramagnetic (PM) to ferromagnetic (FM) phases. Our method gives access to dynamical properties without explicitly simulating unitary time evolution, and is immediately applicable to other lattice geometries and interacting many-body systems. Finally, we propose a quantum simulation experiment on state-of-the-art digital quantum hardware to directly probe the predicted dynamical phases and their real-time formation.
• Abstract（参考訳）: 量子多体モデルの有限温度動的位相図をマッピングすることは、非平衡量子多体普遍性の枠組みを確立するための必要なステップである。 しかし、これは、部分的には有限温度で非平衡力学の下で生じる体積則の絡み合いを表現するという深刻な問題のため、非常に難しい。 ここでは、これらの課題を、有限温度動的相図を計算するための効率的な平衡量子モンテカルロ(QMC)フレームワークを用いて解決する。 本手法は,エルゴード量子系のエネルギー保存と自己熱処理特性を用いて,量子クエンチ後の遅い時間に観測可能物を決定する。 この手法を用いて、初期熱状態における横磁場のクエンチによって生成される2+1D量子イジングモデルの動的位相図をグラフ化する。 我々のアプローチは、初期温度と横磁場の両方の関数として、動的相の進化を追跡できる。 意外なことに,過磁性 (PM) から強磁性 (FM) 相への焼成が可能な初期温度の間隔とともに, 系を冷却する秩序相の焼成を同定する。 本手法は, 単位時間進化を明示的にシミュレーションすることなく, 動的特性へのアクセスが可能であり, 他の格子幾何学や相互作用する多体系にも即時適用可能である。 最後に、予測された動的位相とそのリアルタイム形成を直接探究するために、最先端のデジタル量子ハードウェアに関する量子シミュレーション実験を提案する。

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