En metode til at beregne Rényi-entanglement-entropien i hjælpefeltkvante Monte Carlo-simuleringer

Metoden brugt af D'Emidio og hans kolleger til at beregne Rényi EE trækker fra grundlæggende begreber med rod i termodynamik og statistisk mekanik. I det væsentlige identificerer denne metode Rényi EE med en fri energiforskel mellem to forskellige fermionensembler.

"Som et eksempel fortæller forskelle i fri energi dig, om proteiner vil foldes på en bestemt måde, eller om en bestemt reaktion vil forekomme naturligt eller ej," forklarede D'Emidio. "For at få disse processer til at gå i den modsatte retning, er man nødt til at udføre arbejde på systemet. Den originale formulering, som jeg brugte, svarede nøjagtigt til at beregne det arbejde, der kræves for delvist at fusionere to kopier af kvantebølgefunktionen."

Den primære fordel ved beregningsteknikken foreslået af dette forskerhold er, at den naturligt fanger de vigtigste konfigurationer, der dominerer den samlede EE-værdi. Dette står i skarp kontrast til tidligere formuleringer, som led under de massive bidrag fra ekstremt sjældne hændelser, hvilket gjorde de tilhørende beregninger praktisk talt umulige at udføre.

"En af de største overraskelser for os var, at resultater nogle gange kan afhænge af, hvordan sammenfiltringsregionen er defineret, hvorimod der teoretisk ikke er nogen forklaring på, hvorfor dette skulle være tilfældet," sagde D'Emidio.

"For eksempel, når man beregner EE af en trekant med resten af ​​systemet, burde det ikke være ligegyldigt, hvordan trekanten er placeret på gitteret; alligevel fandt vi ud af, at fingeraftrykket for faseovergangen blev savnet, når trekanten havde en zig-zag kant i modsætning til en skægget kant Dette resultat skulle forhåbentlig hjælpe med at opnå en teoretisk forståelse af, hvorfor Rényi EE kan stole på sådanne definitioner."

Denne nylige undersøgelse af D'Emidio og hans samarbejdspartnere viser gennemførligheden af ​​at beregne Rényi EE med tilfredsstillende præcision, høj nok til at indsamle værdifuld ny indsigt i den kollektive fysik af systemer, der består af interagerende fermioner. I deres fremtidige værker planlægger forskerne at fortsætte med at bruge deres beregningsmæssige tilgang til at studere komplekse modeller af interagerende mange-kropssystemer.

"Jeg er personligt meget interesseret i at studere spin-væsker, som er kvantefaser, der ser fuldstændig uordnede magnetisk ud, men de har faktisk en indviklet topologisk struktur, der kan afsløres med egenskaber af EE," tilføjede D'Emidio.

"Der er flere spin-liquid-kandidater baseret på interagerende fermionmodeller, der ligner den ikoniske Hubbard-model, som vi undersøgte i dette arbejde. Jeg vil snart gerne undersøge disse modeller med den nye metode."

Flere oplysninger: Jonathan D'Emidio et al., Universal Features of Entanglement Entropy in the Honeycomb Hubbard Model, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.076502. På arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2211.04334

Journaloplysninger: Physical Review Letters , arXiv

© 2024 Science X Network