論文の概要: Universal Quantum Suppression in Frustrated Ising Magnets across the Quasi-1D to 2D Crossover via Quantum Annealing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.24311v1
- Date: Wed, 25 Mar 2026 13:50:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.315135
- Title: Universal Quantum Suppression in Frustrated Ising Magnets across the Quasi-1D to 2D Crossover via Quantum Annealing
- Title（参考訳）: 量子アニーリングによる準1次元から2次元クロスオーバーにおけるフラストレーション型イジング磁石の普遍量子抑制
- Abstract要約: 競合する強磁性と反強磁性のカップリングは、任意のシステムサイズで量子モンテカルロに対して証明可能な難題を生成する。
我々は、$g_cmathrmQPUin0.286,,0.210,,0.156,0.093$ for $in1.0,,0.7,0.5,0.3$で量子駆動遷移を測定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum magnets in the $M\mathrm{Nb_2O_6}$ and BaCo$_2$V$_2$O$_8$ families realise frustrated transverse-field Ising models whose competing ferromagnetic and antiferromagnetic couplings generate a sign problem provably intractable for quantum Monte Carlo at any system size, leaving their quantum phase boundaries numerically Inaccessible. Using a D-Wave Advantage2 quantum annealer at $L\leq27$ (729 spins), we obtain the large-$L$ critical points for this model family, measuring quantum-driven transitions at ${g_c^{\mathrm{QPU}}}\in\{0.286,\,0.210,\,0.156,\,0.093\}$ for $α\in\{1.0,\,0.7,\,0.5,\,0.3\}$, where the analytically exact classical threshold is ${g_c^{\mathrm{class}}}(α)=2α/3$. The suppression ratio $r(α)$ exhibits a sharp two-regime structure: the three quasi-1D geometries ($α\leq0.7$) are mutually consistent with a universal plateau $\bar{r}=0.450$ ($χ^2/\mathrm{dof}=1.10$, $p=0.33$), demonstrating that quantum fluctuations destroy approximately $55\%$ of the classical FM stability window independently of coupling anisotropy, while $r$ steps down to the 2D limit above the empirical crossover scale $α^*\approx0.7$. Inner Binder cumulant pairs, which converge fastest to the thermodynamic limit, resolve $r(1.0)\approx0.412$ and a step $Δr=0.038\pm0.015$ from the quasi-1D plateau. A four-point linear fit $r(α)=0.494-0.063\,α$ summarises both regimes; its $α\to0$ intercept recovers the exact 1D result of Pfeuty within 1.7 standard deviations, and its slope is a lower bound on the true crossover amplitude concentrated in $α\in[α^*,1]$. Two sequential blind predictions, confirmed at $0.2σ$ and $0.7σ$ before each measurement, validate the crossover law. All four geometries show a direct ferromagnet-to-paramagnet transition, complete quantum ergodicity ($f_{\rm uniq}=1.000$), and null valence-bond solid order.
- Abstract（参考訳）: M\mathrm{Nb_2O_6}$およびBaCo$_2$V$_2$O$_8$ family の量子磁石は、競合する強磁性と反強磁性のカップリングが、任意のシステムサイズで量子モンテカルロに対して確実に引きつけられる符号問題を引き起こすようなフラストレーションされた横磁場イジングモデルを実現する。
D-Wave Advantage2 quantum annealer at $L\leq27$ (729 spins) を用いて、量子駆動遷移を${g_c^{\mathrm{QPU}}}\in\{0.286,\,0.210,\,0.156,\,0.093\}$ for $α\in\{1.0,\,0.7,\,0.5,\,0.3\}$で測定し、解析学的に古典的なしきい値が${g_c^{\mathrm{class}}}(α)=2α/3$である。
3つの準1Dジオメトリ(α\leq0.7$)は普遍プレートー$\bar{r}=0.450$$$\^2/\mathrm{dof}=1.10$, $p=0.33$)と相互に一致し、量子揺らぎが結合異方性とは無関係に古典的FM安定化ウィンドウの約5.5\%を破壊し、$r$は経験的クロスオーバースケール$α^*\approx0.7$の上の2D極限まで降りる。
内ビンダー累積対は熱力学の極限に最も早く収束し、準1D高原から$r(1.0)\approx0.412$とステップ$Δr=0.038\pm0.015$を分解する。
4点線形フィット$r(α)=0.494-0.063\,α$は両方のレジームを和り、その$α\to0$インターセプトは1.7標準偏差でPfeutyの正確な1D結果を回復し、その勾配は$α\in[α^*,1]$に集中する真のクロスオーバー振幅の低い境界である。
それぞれの測定の前に0.2σ$と0.7σ$で確認された2つの逐次盲検予測は、クロスオーバー法則を検証する。
4つの測地線は、直接強磁性-常磁性遷移、完全量子エルゴディディティ(f_{\rm uniq}=1.000$)、ヌル原子価結合固体秩序を示す。
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