論文の概要: Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking in a $(2+1)$D Transverse-Field Ising Model under Decoherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.24342v1
• Date: Wed, 25 Mar 2026 14:22:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.326291
• Title: Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking in a $(2+1)$D Transverse-Field Ising Model under Decoherence
• Title（参考訳）: デコヒーレンス下における(2+1)$D逆場イジングモデルにおける強弱自発対称性の破れ
• Authors: Yi-Ming Ding, Yuxuan Guo, Zhen Bi, Zheng Yan,
• Abstract要約: このデコヒーレント状態は, 有効2次元アシュキン・テラー理論により制御された混合状態相図を実現することを示す。 この理論は混合状態位相と位相境界の普遍性クラスに対する普遍性予測を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.262517965308058
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Decoherence in many-body quantum systems can give rise to intrinsically mixed-state phases and phase transitions beyond the pure-state paradigm. Here we study the $(2+1)$D transverse-field Ising model subject to a strongly $\mathbb{Z}_2$-symmetric decoherence channel, with a focus on strong-to-weak spontaneous symmetry breaking (SWSSB). This problem is challenging because the relevant transitions occur in the strong-decoherence regime, beyond the reach of perturbative expansions around the pure-state limit, while conventional quantum Monte Carlo (QMC) methods are hampered by the need to access nonlinear observables and by the sign problem. We overcome these difficulties by developing a QMC algorithm that efficiently evaluates nonlinear Rényi-2 correlators in higher dimensions, complemented by an effective field-theoretic approach. We show that the decohered state realizes a rich mixed-state phase diagram governed by an effective 2D Ashkin-Teller theory. This theory enables analytical predictions for the mixed-state phases and the universality classes of the phase boundaries, all of which are confirmed by large-scale QMC simulations.
• Abstract（参考訳）: 多体量子系のデコヒーレンスは、本質的に混合状態相と純粋状態パラダイムを超えた相転移を引き起こす。 ここでは、強い$\mathbb{Z}_2$-symmetric decoherenceチャネルの下の$(2+1)$D transverse-field Isingモデルについて検討し、強弱自然対称性の破れ(SWSSB)に着目した。 この問題は、関連する遷移が純粋状態の限界付近の摂動膨張の範囲を超えて、強い脱コヒーレンス状態で起こるのに対して、従来の量子モンテカルロ(QMC)法は非線形可観測物へのアクセスや符号問題によって妨げられるためである。 我々は、より高次元の非線形レニー2相関器を効率的に評価するQMCアルゴリズムを開発し、効果的場の理論的アプローチで補完することで、これらの困難を克服する。 このデコヒーレント状態は, 有効2次元アシュキン・テラー理論により制御された混合状態相図を実現することを示す。 この理論は、混合状態相と位相境界の普遍性クラスの解析的予測を可能にし、これら全てが大規模QMCシミュレーションによって確認される。

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