通过抽取简化 Pauli 字符串评估多体稳定器 Renyi 熵:奇点、体积律及非局域魔法
量子物理
2025-05-20 v3 强关联电子
计算物理
数据分析、统计与概率
摘要
我们提出了一种新颖的量子蒙特卡罗方法,用于计算任意整数 的 -稳定器 Renyi 熵 (-SRE)。通过将 -SRE 解释为配分函数比值,我们在抽取“简化 Pauli 字符串”并限定“简化配置空间”的条件下消除了虚时路径积分中的符号问题,从而实现了 -SRE 及其导数高效的经典计算,探索此前难以及的二维/更高维系统中的魔法现象。我们首先在 -SRE 中分离出自由能部分,该部分为平凡项。值得注意的是,在 1D/2D 纵向场 Ising 模型的量子临界点处,我们揭示了与“特征函数”贡献直接关联的非平凡奇点,这与魔法密切相关。二者的相互作用导致 -SRE 表现出复杂行为,常规情况下避免在临界点出现极值。相比之下,分析 SRE 的体积律修正项则揭示了与临界性相关的不连续性,表明其比完整状态的魔法更具信息量。对于共形临界点,我们认为其可能反映相关性中所谓的非局域魔法。最后,我们验证 -SRE 在混合态(如 Gibbs 态)中无法正确刻画魔法,导致非物理结果。本工作为探索大规模多体系统中魔法的作用提供了强大的工具,并揭示了魔法与多体物理之间的内在关系。
引用
@article{arxiv.2501.12146,
title = {Evaluating many-body stabilizer R\'enyi entropy by sampling reduced Pauli strings: singularities, volume law, and nonlocal magic},
author = {Yi-Ming Ding and Zhe Wang and Zheng Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.12146},
year = {2025}
}
备注
15 pages, 12 figures