論文の概要: Generating Superposition of Transverse Ising Ground States by Quantum Interaction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.17334v1
- Date: Mon, 12 Oct 2026 19:44:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-18 02:07:22.788443
- Title: Generating Superposition of Transverse Ising Ground States by Quantum Interaction
- Title（参考訳）: 量子相互作用による横いす基底状態の生成
- Abstract要約: 量子相互作用によって生じる量子イジング基底状態の重ね合わせについて検討する。
これらの状態は、中心スピンと多体スピン鎖からなる接合系の断熱的進化によって生成される。
我々は、そのような状態の磁化、スピン相関、絡み合いの式を解析的に導出した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7328100870402178
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate superpositions of quantum Ising ground states generated through a quantum interaction, in which the nearest-neighbor coupling strength is promoted to an operator acting on a central auxiliary spin. We prepare the central spin in a superposition, which allows the chain to evolve coherently under different effective interaction strengths. The states are prepared by adiabatic evolution of the joint system comprising the central spin and the many-body spin chain, followed by a measurement on the central spin and post-selection of a specific outcome. It is possible to prepare superpositions of transverse-field quantum Ising ground states belonging to the three magnetic phases, namely, the paramagnetic, ferromagnetic, and anti-ferromagnetic phases. For a spin-1/2 central system, it is possible to prepare superpositions of ground states belonging to any two phases, while for the spin-1 case, the superpositions may contain three ground states, each belonging to one of the three phases. We analytically derive expressions for the magnetization, spin correlations, and entanglement of such states. The magnetization and spin correlations show distinct features in different superposition sectors. The nearest-neighbor entanglement is largest where the transverse field and Ising interaction compete, and its behavior differs from that of the magnetic observables. We also derive the quantum Fisher information relevant to estimating the Ising interaction strength. And it exhibits multiple peaks near the critical points of the constituent ground states, with the maximum value showing Heisenberg scaling, for the parameters and system sizes examined.
- Abstract（参考訳）: 量子相互作用により生成した量子イジング基底状態の重ね合わせについて検討し、近接結合強度を中心補助スピンに作用する作用素に促進する。
重ね合わせにおいて中心スピンを準備することにより、連鎖は異なる効果的な相互作用の強さの下でコヒーレントに進化する。
これらの状態は、中心スピンと多体スピン鎖からなる関節系の断熱的進化により生成され、続いて中心スピンの測定と特定の結果の選択が行われる。
3つの磁性相に属する横磁場量子イジング基底状態、すなわち常磁性相、強磁性相、反強磁性相の重ね合わせを作成することができる。
スピン-1/2中心系では、任意の2つの相に属する基底状態の重ね合わせを準備でき、スピン-1の場合、重ね合わせは3つの相のいずれかに属する3つの基底状態を含むことができる。
我々は、そのような状態の磁化、スピン相関、絡み合いの式を解析的に導出した。
磁化とスピン相関は異なる重ね合わせセクターで異なる特徴を示す。
最も近い隣の絡み合いは、横磁場とイジング相互作用が競合する最大のものであり、その挙動は磁気観測装置と異なる。
また、Ising相互作用強度を推定する量子フィッシャー情報も導出する。
また, 構成基底状態の臨界点付近では, パラメータおよびシステムサイズについて, 最大値でハイゼンベルクスケーリングを示す複数のピークを示す。
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