纠缠能力:量子多体系统中对称性与可积性的探针

酉算子的纠缠能力量化了其从乘积态产生纠缠的能力,为量子多体动力学提供了一个天然探针。此前在高能散射中已观察到增强对称性点处的纠缠极值化现象。该工作计算了各向异性海森堡自旋链在两比特模型和有限尺寸系统中的时间平均纠缠能力,以及热力学极限下双磁子 \(S\) 矩阵的纠缠能力。对于两比特模型,该团队建立了一个单调层级关系:纠缠能力随对称群增大而减小,并在 \(SU(2)\) XXX 点处达到最小值。有限尺寸 XXZ 链在 \(SU(2)\) 点 \(\Delta=\pm 1\) 和自由费米子点 \(\Delta=0\) 处呈现尖锐凹陷,其中自由费米子凹陷随系统尺寸衰减远慢于前者。在热力学极限下,该研究将双磁子 \(S\) 矩阵分解为量子逻辑门——恒等门、SWAP 门和 \(\sigma_z\otimes\sigma_z\) 门,并证明在 \(SU(2)\) 点处,对于所有散射能量纠缠能力均为零(此时 \(S\) 矩阵退化为恒等门),而自由费米子点则达到最大值——这与有限尺寸多体行为截然相反。纠缠能力可作为自旋链动力学量子模拟中对称性和可积性特定方面的{\em 算符}诊断工具。
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提交arXiv: 2026-05-20 03:27

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