論文の概要: Reduced-State Stabilizer Rényi Entropy as a Probe of Quantum Criticality in the Transverse ANNNI Model and the Quantum Compass Model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.18391v1
- Date: Mon, 18 May 2026 13:38:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-19 17:57:49.635482
- Title: Reduced-State Stabilizer Rényi Entropy as a Probe of Quantum Criticality in the Transverse ANNNI Model and the Quantum Compass Model
- Title（参考訳）: 逆ANNNIモデルと量子コンパスモデルにおける量子臨界性のプローブとしての還元状態安定化器レニーエントロピー
- Authors: Santanu Sarkar, George Biswas, Jun-Yi Wu, Anindya Biswas,
- Abstract要約: レニイエントロピー(Rényi Entropy, SRE)は、非安定化器資源(量子魔法)に関連する量子化器である。
2つの1次元スピンモデルにおける密度行列の純度補正SREの挙動を解析した。
我々の結果は、量子臨界性の相補的なプローブとして、還元状態のSREを確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.186733867414121
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate the effectiveness of the stabilizer Rényi entropy (SRE), a quantifier associated with non-stabilizer resources (quantum magic), as an indicator of quantum phase transitions. Specifically, we analyze the behavior of the purity-corrected SRE of reduced density matrices in the ground states of two one-dimensional spin models: the transverse axial next-nearest-neighbor Ising (TANNNI) model and the quantum compass model (QCM). The ground state of the TANNNI model is obtained using exact diagonalization techniques, while the QCM is analyzed using the Jordan--Wigner (JW) transformation followed by Bogoliubov diagonalization of the resulting quadratic fermionic Hamiltonian. For the TANNNI model, the purity-corrected SRE successfully detects the antiphase--floating phase transition in the high-frustration regime, while in the low-frustration regime the raw (purity-uncorrected) SRE reproduces the known ferromagnetic--paramagnetic phase boundaries more accurately. For the QCM, the purity-corrected SRE exhibits a clear signature near the isotropic point \(J_x/J_z=1\), where the system undergoes a first-order quantum phase transition. Our results establish SRE of reduced states as a complementary probe of quantum criticality and provide further insight into the role of non-stabilizer resources in many-body quantum phase transitions.
- Abstract（参考訳）: 量子相転移の指標として,非安定化器資源(量子魔法)に関連する量子化器である安定化器レニイエントロピー(SRE)の有効性を検討した。
具体的には、2つの1次元スピンモデルの基底状態における密度行列の純度補正されたSREの挙動を解析する: 横軸方向の次アネレスト近傍イジング(TANNNI)モデルと量子コンパスモデル(QCM)モデルである。
TANNNIモデルの基底状態は正確な対角化法を用いて得られ、QCMはジョルダン-ウィグナー変換(JW)を用いて解析され、次いで二次フェルミオンハミルトニアンのボゴリューボフ対角化によって解析される。
TANNNIモデルでは、純度補正SREは高フラストレーション状態における反相フローティング相転移を正常に検出し、低フラストレーション状態においては、純度補正SREは既知の強磁性-常磁性相境界をより正確に再現する。
QCMでは、純度補正されたSREが等方点 \(J_x/J_z=1\) 付近に明確な符号を示し、そこでシステムは一階量子位相遷移を行う。
量子臨界性の相補的なプローブとして還元状態のSREを確立し,多体量子相転移における非安定化資源の役割についてさらなる知見を提供する。
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