探索具有退化基态的有限尺寸量子系统中的纠缠
量子物理
2025-04-08 v2 无序系统与神经网络
强关联电子
摘要
我们发展了一种用于表征具有恰好或接近退化基态中自旋系统非局域量子关联的技术。我们从通过精确对角化计算得到的线性无关的退化本征函数出发，生成一组其随机线性组合，这些组合按照 Haar 测度生成，保证这些组合在由初始本征态张成的空间中均匀分布。通过估计随机波函数的 von Neumann 熵，有助于揭示基态退化阶段中量子关联的此前未知特征。例如，具有齐迪亚洲斯基-莫里亚相互作用的量子磁体自旋螺旋相，其纠缠熵得到增强，这可以定性地通过改变两自旋和三自旋关联函数的行为来解释。为了将我们的理论发现与实际实验建立联系，我们阐述了如何基于对大量退化本征态的单次测量来估计可观测量。通过解一个简单的 Ising 模型，表明即使在噪声存在的情况下，利用量子计算机执行的数字量子模拟仍可对退化系统的纠缠提供准确描述。我们还讨论了退化费米子和玻色子模型的基态性质，这对于理论分析超冷原子实验具有参考价值。
引用
@article{arxiv.2410.00515,
title = {Exploring entanglement in finite-size quantum systems with degenerate ground state},
author = {V. S. Okatev and O. M. Sotnikov and V. V. Mazurenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.00515},
year = {2025}
}