論文の概要: Unconventional entanglement scaling and quantum criticality in the long-range spin-one Heisenberg chain with single-ion anisotropy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.12754v1
• Date: Tue, 14 Apr 2026 14:01:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-15 19:11:32.47696
• Title: Unconventional entanglement scaling and quantum criticality in the long-range spin-one Heisenberg chain with single-ion anisotropy
• Title（参考訳）: 単一イオン異方性を持つ長距離スピンワンハイゼンベルク鎖の非定常絡み合いスケーリングと量子臨界性
• Authors: Patrick Adelhardt, Sean R. Muleady, Kai P. Schmidt, Alexey V. Gorshkov,
• Abstract要約: 長距離相互作用は、低次元量子物質の低エネルギー特性を根本的に再構成することができる。 スピン1型ハイゼンベルク鎖の基底相図と臨界特性を,単イオン異方性およびスタッガー反強磁性-反強磁性相互作用で決定する。 我々の研究は、このモデルを、調整可能な長距離結合と自然な単一イオン異方性を示す、短期原子プラットフォームの対象と位置づけている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Long-range interactions can fundamentally reshape the low-energy properties of low-dimensional quantum matter, altering both continuous symmetry breaking and topological phenomena. However, their impact on the quantum criticality separating these regimes remains poorly understood. We determine the ground-state phase diagram and critical properties of the spin-one Heisenberg chain with single-ion anisotropy and staggered antiferromagnetic power-law interactions, using matrix-product state (MPS) calculations complemented by high-order series expansions (pCUT+MC). Such long-range, non-frustrated interactions circumvent the Hohenberg-Mermin-Wagner theorem, thereby stabilizing continuous symmetry breaking (CSB) phases in direct competition with the Haldane phase. We map out the resulting phase diagram and analyze the entanglement entropy scaling behavior in the U(1) and SU(2) CSB phases, finding logarithmic corrections beyond the short-range, universal contributions expected from linearly dispersed Goldstone modes. We further characterize all critical boundaries through finite-size scaling of either the entanglement entropy or the staggered magnetization. In particular, the large-D-to-U(1)-CSB transition exhibits unconventional, continuously varying critical exponents as a function of the long-range decay exponent with a strong dependence on the imposed boundary conditions leading to distinct finite-size scalings for sufficiently long-range potentials. Remarkably, the Haldane-to-U(1)-CSB transition likewise displays unconventional quantum criticality with distinct continuously varying critical exponents. Our work positions this model as a target for near-term atomic platforms with tunable long-range couplings and exhibiting natural single-ion anisotropy, offering a minimal playground for exploring the interplay between long-range interactions, continuous symmetry breaking, and topology.
• Abstract（参考訳）: 長距離相互作用は、低次元量子物質の低エネルギー特性を根本的に再構成することができ、連続対称性の破れと位相現象の両方を変化させる。 しかしながら、これらのレジームを分離する量子臨界度に対するそれらの影響は、いまだに理解されていない。 我々は,高次級数展開 (pCUT+MC) を補完する行列積状態 (MPS) 計算を用いて, 単イオン異方性とスタッガー反強磁性の相互作用を持つスピン1型ハイゼンベルク鎖の基底相図と臨界特性を決定する。 このような長距離で非フラストレーションな相互作用は、ホヘンベルク・メルミン・ワグナーの定理を回避し、ヘルデン相と直接競合する連続対称性の破れ(CSB)相を安定化させる。 得られた位相図をマッピングし,U(1)およびSU(2)CSB相の絡み合いエントロピースケーリング挙動を解析し,線形分散ゴールドストーンモードから期待される短距離の普遍的寄与を超えた対数補正を求める。 さらに、エントロピーの有限サイズスケーリングやスタッガード磁化によって、すべての臨界境界を特徴づける。 特に、大きなD-to-U(1)-CSB遷移は、十分に長い範囲ポテンシャルに対して異なる有限サイズのスケーリングをもたらす境界条件に強く依存する長距離崩壊指数の関数として、従来とは違って連続的に変化する臨界指数を示す。 注目すべきは、Haldane-to-U(1)-CSB遷移も同様に、異なる連続的な臨界指数を持つ非伝統的な量子臨界性を示すことである。 我々の研究は、このモデルを、調整可能な長距離カップリングと自然な単一イオン異方性を持つ短期原子プラットフォームのためのターゲットとして位置づけ、長距離相互作用、連続対称性の破れ、トポロジーの間の相互作用を探索するための最小の遊び場を提供する。

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