論文の概要: Universal Dynamical Scaling of Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking in Open Quantum Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.06363v1
• Date: Fri, 06 Mar 2026 15:13:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-09 13:17:46.020088
• Title: Universal Dynamical Scaling of Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking in Open Quantum Systems
• Title（参考訳）: オープン量子系における強弱自発対称性の普遍的動的スケーリング
• Authors: Chang Shu, Kai Zhang, Kai Sun,
• Abstract要約: リンドブラディアン進化によって支配される1次元開量子系における強弱自然対称性の破れについて検討する。 Rényi-2相関長の深夜成長を追跡することにより、リンドブレディアンの対称性クラスによって純粋に制御される普遍的力学的構造を明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.376155476921051
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Strong-to-weak spontaneous symmetry breaking (SWSSB) defines a mixed-state phase of matter--without a pure-state counterpart--in which nonlinear observables such as the Rényi-2 correlator develop long-range order while conventional linear correlations remain short-ranged. Here we study the emergence of SWSSB in one-dimensional open quantum systems governed by Lindbladian evolution, where the transition time diverges with system size and SWSSB appears only asymptotically in the steady state. By tracking the late-time growth of the Rényi-2 correlation length, we uncover a universal dynamical regime controlled purely by the symmetry class of the Lindbladian. Contrary to the conventional expectation that late-time dynamics are governed by the low-lying Liouvillian spectrum, we find that the time dependence of the SWSSB transition--exponential versus algebraic--is dictated solely by symmetry, independent of details of the Lindbladian, including whether the Liouvillian spectrum is gapped or gapless. For $\mathbb{Z}_2$-symmetric dynamics, the Rényi-2 correlation length grows exponentially in time--even when the spectrum is gapless--yielding an effective transition time $t_c \propto \operatorname{ln} L$ and enabling rapid preparation of the $\mathbb{Z}_2$ SWSSB steady state. In contrast, U(1)-symmetric dynamics exhibit algebraic scaling, $t_c \propto L^α$, with a filling-dependent dynamical exponent: ballistic growth ($α\approx 1$) at finite filling crosses over to diffusive scaling ($α= 2$) in the zero-filling limit. These results establish symmetry--rather than spectral gap structure--as the controlling principle for SWSSB late-time dynamical scaling, and open a new route to nonequilibrium symmetry breaking in open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 強弱自然対称性の破れ (SWSSB) は物質の混合状態位相を定義するが、純粋な状態とは無関係である。 ここでは、リンドブラディアンの進化によって支配される1次元オープン量子系におけるSWSSBの出現について検討し、遷移時間はシステムサイズにばらつき、SWSSBは定常状態において漸近的にのみ現れる。 Rényi-2相関長の深夜成長を追跡することにより、リンドブレディアンの対称性クラスによって純粋に制御される普遍的力学的構造を明らかにする。 遅延時間力学は低層リウィリアスペクトルによって支配されるという従来の予想とは対照的に、SWSSB遷移の時間依存は対称性によってのみ定式化され、リンドブラディアンの詳細とは無関係である。 $\mathbb{Z}_2$-symmetric dynamics の場合、Rényi-2 の相関長は、スペクトルがギャップのない時でも指数関数的に増加し、有効遷移時間 $t_c \propto \operatorname{ln} L$ を取得し、$\mathbb{Z}_2$ SWSSB 定常状態の迅速な準備を可能にする。 対照的に、U(1)-対称力学は代数的スケーリング、$t_c \propto L^α$で、充足依存の動的指数を持つ:有限充填における弾道的成長(α\approx 1$)は、ゼロ充填極限における微分的スケーリング(α=2$)に渡る。 これらの結果は、SWSSB遅延時間動的スケーリングの制御原理として、スペクトルギャップ構造よりも対称性を確立し、開量子系における非平衡対称性の破れへの新たな経路を開く。

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