Gapless Hamiltonians for the toric code using the PEPS formalism
我们研究的哈密顿Kitaev的复曲面代码作为基态，并展示如何构建一个哈密顿共享的复曲面代码的地面空间，但它有一个连续谱的热力学极限的无间隙激发。我们的构造是基于投影纠缠对态（PEPS）的框架，并可以应用到一个大类的二维系统，以获得无隙的“叔叔哈密顿量”。
2011-11-28 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum phase transition without gap opening
量子相变，包括对称性破缺和拓扑类型，总是伴随着能隙的闭合和打开。分析了横向磁场中XY模型量子相界的拓扑特征。利用辅助空间中的图，我们发现边界上的无隙基态具有不同的拓扑特征。另一方面，在Majorana表示的框架下，Majorana格被证明是两个耦合的SSH链。对Majorana本征矢量的量子保真度分析表明了无带隙态的QPT特征。数值计算还表明，两类无带隙相的相变与基态能量密度的二阶导数的发散有关，服从标度行为.这表明，连续的QPT可以发生在无间隙相位之间。讨论了无带隙量子点转移的机理。间隙闭合和打开对于QPT是不必要的。
2018-04-11 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Exploring chaos in Dicke Model using ground state fidelity and Loschmidt echo
我们研究了有限个原子的Dicke哈密顿量的量子临界行为，并利用基态保真度和Loschirton回声等措施探索量子混沌的签名。我们表明，这两个量清楚地指出，在超辐射阶段的系统的混沌性质。
2014-04-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Frustration free gapless Hamiltonians for Matrix Product States
对于每一个矩阵乘积状态（MPS），人们总是可以构造一个所谓的父哈密顿量。这是一个局部的，无阻挫的哈密顿量，其具有MPS作为基态并且是带隙的。当父哈密顿量具有简并基态时（所谓的非内射情形），我们构造另一个“叔叔”哈密顿量，它是局域的、无阻挫的、无间隙的，它的谱是$\R^+$ .该结构是通过线性扰动矩阵在随机方向上建立的状态，然后采取的扰动趋于零的限制。对于MPS的父哈密顿量有一个独特的基态（所谓的内射的情况下），我们也建立这样的叔叔哈密顿量具有相同的性质，在热力学极限。
2014-11-24 cond-mat.str-el quant-ph
Enforced Gaplessness from States with Exponentially Decaying Correlations
本文证明某些指数衰减关联也能导致局部哈密顿量无能隙，通过变形toric code模型分析环路关联，构造变分低能态界定能隙上界，并指出其在经典Ising模型中的适用性。
2025-04-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Digital dissipative state preparation for frustration-free gapless quantum systems
Harvard University（哈佛大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究提出一种数字耗散态制备方法，用于无激发间隙的量子系统，通过局部测量和反馈在多项式时间内制备高保真度基态，验证了其在多体系统中的有效性。
2026-03-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Gapless Spin Liquid and Non-local Corner Excitation in the Spin-1/2 Heisenberg Antiferromagnet on Fractal
本研究利用张量网络技术探讨了Sierpiński垫片上的自旋1/2海森堡反铁磁模型，揭示了分数维度下的无能隙自旋液体基态，并发现了稳定的非局域角激发，为研究阻挫磁学提供了新途径。
2024-09-24 cond-mat.str-el quant-ph
Generic Local Hamiltonians are Gapless
我们证明了一般的量子局域哈密顿是无隙的。事实上，我们证明了在基态以上存在连续的态密度。哈密尔顿算子可以在任何空间维度的格上，也可以在具有有界最大顶点度的图上。允许的相互作用类型包括疾病中的翻译不变性（即，概率）的意义上的一些假设的局部分布。例子包括多体局域化和随机自旋模型。当局部项按高斯$β-$正交随机矩阵系综分布时，我们计算了能隙随系统大小的变化。作为推论，存在有限大小的分区，相对于该分区，基态任意地接近于产物状态。当局域本征值分布是离散的，除了在极限处缺乏能隙外，我们证明了基态具有有限尺寸的简并。证明是简单和建设性的。这项工作不包括真正的局部项都是平等的conventionally不变的哈密顿的重要类。
2017-12-04 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el math-ph
Ground-state fidelity at first-order quantum transitions
我们分析的保真度的标度行为，以及相应的磁化率，出现在有限尺寸的多体系统中，每当一个给定的控制参数$λ$是不同的量子相变。为此，我们考虑一个有限尺寸标度（FSS）的框架。我们的工作假设是基于一个缩放的假设的保真度的FSS变量相关的$λ$和它的变化$δλ$。这个框架需要的连续过渡的FSS预测，同时使他们能够扩展到一阶过渡，在那里的FSS变得质的不同。后者是支持的分析和数值分析的量子伊辛链沿其一阶量子跃迁线，由外部纵向场驱动。
2018-11-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Gapless Coulomb state emerging from a self-dual topological tensor-network state
在张量网络表示中，提出了一种变形的$Z_{2}$拓扑基态波函数，它的模可以精确地映射到二维可解Ashkin-Teller（AT）模型.然后拓扑（复曲面代码）相位与任意子激发对应的AT模型的偏序相位，并精确地确定可能的拓扑相变。利用电磁自对偶性，通过量子Kosterlitz无隙相变，得到了一种新的准长程序无隙库仑态。相应的基态是一对受几何约束的电荷和磁通量的凝聚态，可以精确地导出各种任意子关联的标度行为，揭示任意子与其凝聚态之间的有效相互作用。远离自对偶性的变形驱动库仑态进入带隙的希格斯相或限制相。
2019-05-01 cond-mat.str-el quant-ph
Universal sub-leading terms in ground state fidelity
{ \em保真度}（的对数）的研究，即，的重叠振幅，对应于不同的耦合常数的哈密顿量的基态之间，提供了一个有价值的洞察临界现象。当参数无限接近时，已知前导项表现为$O(L^α)$（$L$系统大小），其中$α$等于带隙系统的空间维度$d$，否则取决于临界指数。在这里，我们表明，当参数沿临界流形改变，一个次领先的O（1）项可以出现。这个术语，有点类似于拓扑纠缠熵，只依赖于系统的普适性类，并编码有关系统拓扑的非平凡信息。我们把它与$d=1$和$d=2$维中（边界）共形场论的普适$g$因子和配分函数联系起来。数值检查上的XXZ链的简单例子。
2008-07-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Scaling of ground state fidelity in the thermodynamic limit: XY model and beyond
我们研究了基态保真度，定义为同一量子系统的两个基态之间的重叠，其哈密顿量的参数略有不同的值。我们专注于XY模型的热力学制度和它的临界点附近。我们详细描述的情况下，保真度占主导地位的普遍贡献，反映量子临界的相变。我们发现，接近多临界点导致异常缩放的保真度。我们还讨论了保真度的制度，其特征在于显着的振荡所造成的系统大小或参数的变化的哈密顿量。此外，我们表明，当保真度占主导地位的非普遍的贡献，研究扩展伊辛模型的保真度，并说明我们的结果如何提供额外的洞察量子相变的动力学。特别注意从动量空间的角度研究保真度。我们所有的主要结果都是解析地得到的。它们与数字非常吻合。
2011-09-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Numerical studies of ground state fidelity of the Bose-Hubbard model
计算了单位填充因子下一维玻色-哈伯德模型的基态保真度。为此，我们将DMRG算法应用于具有开放和周期性边界条件的系统。我们发现，保真度显着不同，在这两种情况下，并研究其在量子临界制度的标度性质。
2014-02-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Quantum Renormalization Group for Ground-State Fidelity
基态保真度（GSF）和量子重整化群理论（QRG）已被证明是研究量子临界系统的有用工具。在这里，我们列出了一个通用的，统一的形式主义的GSF和QRG，具体地说，我们提出了一种方法来计算GSF通过QRG，避免了计算或近似的基态的需要。因此，该方法增强了量子临界性的表征以及相关性质与系统尺寸的标度分析。我们在一维横场中的伊辛模型和各向异性自旋1/2海森堡模型中说明了这种形式。
2011-09-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Comment on "Exploring chaos in the Dicke model using ground-state fidelity and the Loschmidt echo"
在[PRE \textbf{90}，022920（2014），arXiv：1404.6738]中，给出了作为耦合参数的函数的Dicke模型的基态保真度的研究。观察到超辐射相保真度的突变，并假设其与向混沌的过渡有关。我们表明，这一结论的结果从一个误解的数字。事实上，如果考虑到宇称对称性，意外的跳跃就会消失。
2014-10-24 quant-ph
Entanglement scaling in two-dimensional gapless systems
我们数值计算了几个二维无带隙系统的基态纠缠熵中的次主导标度项，包括Néel阶的海森堡模型、π通量相的自由狄拉克费米子和最近邻共振价键波函数.对于这些模型，我们证明了围绕长度为L的环面延伸的长度为x和L-x的圆柱区域之间的纠缠熵依赖于无量纲比x/L。这可以在有限大小的格子上通过函数ln（sin（πx/L））很好地近似，类似于熟悉的一维弦长依赖性。然而，我们提供的证据表明，这种批量依赖的贡献的精确形式是一个更一般的功能，在二维热力学极限。
2012-04-24 cond-mat.str-el quant-ph
$W$ state is not the unique ground state of any local Hamiltonian
本文发现$W$态等一类简单态在任何局部哈密顿量下都无法成为唯一基态，只能与简并伙伴共存，并探讨了其在无能隙系统中的激发谱特征及对数值搜索和热力学极限的意义。
2024-03-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el math-ph
Entanglement spectrum of gapless topological phases: a case study with topological superconductors
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）
以一维和二维体无隙拓扑超导体为示例，研究子系统关联谱（即纠缠谱）刻画非平凡基态拓扑的作用，表明低能谱特征出现在关联谱中，推广了二维拓扑边缘态的纠缠谱表征。
2026-07-08 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Topology meets symmetry breaking: Hidden order, intrinsically gapless topological states and finite-temperature topological transitions
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本文探讨了拓扑态与对称破缺的结合，提出隐藏秩序的拓扑态在有限温度下的拓扑转变，并讨论了无隙拓扑态的稳定性。
2025-10-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Twisting the Dirac cones of the SU(4) spin-orbital liquid on the honeycomb lattice
本文通过DMRG与Gutzwiller投影波函数研究蜂窝晶格SU(4)自旋-轨道模型，发现基态为π通量态，具有狄拉克型无间隙激发，并利用θ=π自旋通量扭转边界条件证实了无间隙狄拉克自旋-轨道液体的存在。
2022-07-05 cond-mat.str-el quant-ph
Ground state fidelity and quantum phase transitions in free Fermi systems
我们计算了一般二次费米子哈密顿量基态之间的保真度，并分析了它与量子相变的关系。这些系统中的每一个的特征在于由$L\times L$实矩阵，其极性分解，成非负$Λ$和酉$T$，包含所有相关的基态（GS）信息。GS相图中不同区域之间的边界由$Λ$的奇点（可能是渐近奇点）给出。后者又意味着保真度函数的临界下降。我们提出了一般的结果，以及他们的例证模型的费米子在一个完全连通的图。
2006-06-15 cond-mat.str-el quant-ph
The pinning quantum phase transition in a Tonks Girardeau gas: diagnostics by ground state fidelity and the Loschmidt echo
本文利用基态保真度和Loschlord回波作为诊断工具，研究了Tonks-Girardeau气体在平衡态和非平衡态下的量子相变。当原子密度接近一个晶格阱对应一个粒子的密度时，原子的基态保真度（GSF）将急剧下降。这种减少是从Tonks到Mott绝缘相的钉扎转变的标志。我们研究的适用性的保真度诊断的钉扎过渡在实验现实的情况下。我们的结果与最近的实验工作非常一致。此外，我们探讨了平衡动力学的气体后突然淬火与晶格势。我们发现基态保真度的所有性质都反映在Loschlord回波动力学中，即，在Tonks-Girardeau气体的非平衡动力学中，由晶格势的突然淬火引发。
2012-05-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Large-N scaling behavior of the ground-state energy and fidelity in the Dicke Model
在Dicke模型的数值精确解的基础上，我们从基态能量、保真度和序参量的角度研究了量子临界性.利用有限尺寸标度分析了平均保真度磁化率和GS能量的二阶导数。得到了关联长度指数为$ν=2/3$，与Lipkin-Meshkov-Glick模型中的关联长度指数相同，具有相同的普适性.观察到平均FS和GS能量的二阶导数表现出相似的临界行为，证明了Dicke模型中的内在联系。分析了临界点处的序参量和GS能量奇异部分的标度行为，所得指数与1/N展开方案中的标度假设一致.
2009-08-16 quant-ph
Supersymmetry-assisted high-fidelity ground state preparation of single neutral atom in an optical tweezer
光镊中的中性原子量子比特阵列是一种很有前途的量子计算平台。尽管实验取得了进展，但实现中性原子量子计算的主要障碍是量子比特初始化。在这里，我们提出超对称性-粒子物理学中发展的理论框架-可以用于中性原子量子比特的超高保真度初始化。我们证明了通过将所有激发态原子抽离到一个超对称的辅助光镊中，可以在光镊的振动基态确定性地制备单个原子。该方案适用于实际高斯光镊中的玻色子和费米子原子量子比特，为利用中性原子实现大规模量子计算、模拟和信息处理奠定了基础。
2021-02-10 quant-ph
Berry phase and fidelity susceptibility of the three-qubit Lipkin-Meshkov-Glick ground state
相互作用自旋的Berry相位和量子纠缠度引起了人们的广泛关注，特别是与自旋系统的纠缠特性和量子相变有关的研究。这些努力主要集中在自旋对或热力学无限自旋极限，而研究有限数量的自旋的多体情况是罕见的。在这里，我们分析了由三个自旋1/2粒子（量子比特）组成的Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）模型的能量基态的Berry相位和量子相干性。我们发现明确的表达式的Berry相位和保真度的整个系统的磁化率，以及混合状态的Berry相位和部分状态的保真度磁化率的一个和两个量子比特的子系统。我们展示了一个非平凡的磁结构的实现与本地，协调旋转的三量子比特系统周围的外部磁场。
2010-02-15 quant-ph
Ground-State Fidelity and Bipartite Entanglement in the Bose-Hubbard Model
我们借用量子信息论中的两个工具，即基态保真度和纠缠度，分析了玻色-哈伯德模型中的量子相变。我们认为系统在酉填充包括多达50个网站和显示的第一次，这些数量的有限尺寸标度分析提供了极好的估计的量子criticalpoint.We的结论是，保真度是特别适合于揭示量子相变和牵制其临界点，而纠缠措施的成功取决于管理过渡的机制。
2007-03-17 cond-mat.other quant-ph
High-fidelity rapid ground-state loading of an ultracold gas into an optical lattice
提出了一种快速相干加载玻色-爱因斯坦凝聚体到光晶格基态的方案，没有与绝热性击穿相关的剩余激发。使用快速前进技术导出辅助快速加载所需的驱动电势，并且在任何期望的短时间内产生基态。我们提出了一个实验上可行的加载方案，使用双色晶格势，它近似的快进驱动电位高保真。
2014-08-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Rigorous lower bound on dynamical exponents in gapless frustration-free systems
The University of Tokyo（东京大学）；Harvard University（哈佛大学）
本文通过严格推导，证明无摩擦量子多体系统中动力学指数的下界为$z\ge2$，并扩展至包含隐藏相关性的系统。
2025-12-16 cond-mat.other cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Characterizing topological order by studying the ground states of an infinite cylinder
给定一个拓扑有序相的微观晶格哈密顿量，我们描述了一个张量网络的方法来表征其紧急任意子模型，在手征相，也是它的无隙边理论。首先，通过数值优化获得无限长、有限宽圆柱体上完整的规范正交基态集的张量网络表示。这些基态中的每一个都被认为有不同的任意子通量穿过圆柱体。在手征相位中，每个基态的纠缠谱被认为揭示了相应的无隙边缘理论的不同扇区。然后通过截断并重新连接圆柱上的张量网络表示来产生环面上的准正交基。详细阐述了[Y. Zhang et al.Phys.Rev.B85，235151（2012）]，环面上的旋转产生基态的替代基，并且通过计算基之间的重叠，提取模矩阵S和U（包含不同任意子种类的互统计和自统计）。作为应用，我们利用二维密度矩阵重整化群研究了硬核玻色子Haldron模型。对这个晶格模型的普适性质的彻底表征，无论是在体还是在边缘，都明确地表明它的基空间实现了ν=1/2玻色子劳克林态。
2012-08-13 cond-mat.str-el quant-ph
Entanglement modes and topological phase transitions in superconductors
拓扑绝缘体和拓扑超导体表现出不同的拓扑相，其特征在于不同的陈数或无隙边缘状态。在这项工作中，我们表明，各种量子信息的方法，如冯诺伊曼熵，纠缠谱，保真度和保真度谱可以用来检测和区分拓扑相位和它们的过渡。作为一个例子，我们考虑一个二维$p$波超导体，Rashba自旋轨道耦合和塞曼项。相位的性质及其变化由$k$ -空间约化的密度矩阵的特征向量来阐明。我们发现，在拓扑非平凡阶段的最高权本征向量是完全对齐的三重态配对。在参数空间上的两点之间的各种相变的签名被编码在$k$空间保真度算子中。
2015-03-17 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Gapped and gapless phases of frustration-free spin-1/2 chains
我们考虑了一个具有最近邻相互作用的自旋不变量子自旋链族，并导出了这些系统在热力学极限下有间隙的充要条件。更准确地说，让$ψ$是一个任意的双量子比特状态。我们考虑一个链的$n$量子位与开放的边界条件和哈密顿量$H_n(ψ)$，它被定义为秩1投影到$ψ$应用到连续的量子位对的总和。证明了当与$ψ$简单相关的某个2 × 2矩阵的特征值具有相等的非零绝对值时，$H_n(ψ)$的谱隙由$1/(n-1)$定义.否则，频谱间隙的下限为与$n$无关的正常数（仅取决于$ψ$）。证明中的一个关键因素是一个新的运营商不平等的地面空间投影机表示的单调性下的部分跟踪。这种单调性属性似乎非常普遍，并且可能本身就很有趣。作为我们的主要结果的推广，我们得到了最近邻相互作用下的无阻挫自旋不变自旋1/2链的带隙相和无隙相的完整分类。
2015-09-08 math-ph math.MP quant-ph
Spin-1/2 XX chains with modulated Gamma interaction
本文用费米子化精确求解含均匀与交错叠加 Gamma 相互作用的自旋-1/2 XX 链，通过能隙和多类序参量刻画基态相图及多种相变。
2024-11-07 cond-mat.str-el quant-ph
Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-state cooling
本文提出通过斜升门失谐绝热消除残余自旋—运动纠缠误差的 smooth gate，在无基态冷却且平均声子占据数达 9.4(3) 时实现高保真双量子比特门。
2025-10-20 physics.atom-ph quant-ph
Ground-state phase diagram and excitation spectrum of a Bose-Einstein condensate with spin-orbital-angular-momentum coupling
我们研究了具有自旋-轨道-角动量（SOAM）耦合的相互作用旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的基态相图和激发光谱，该耦合是在最近的实验中通过引入原子拉曼跃迁与一对携带不同轨道角动量（OAM）的共传播拉盖尔-高斯激光束实现的[Chen等人，物理修订版信函121，113204（2018）和Zhang等人，物理修订信函122，110402（2019）]。由于单粒子哈密顿量在失谐量为零时的基态简并性，在相图中出现了多个角条纹相，它们是不同角量子数的态的叠加。然而，这些相位通常存在于小失谐，这使得它们在实验中很难被探测到。我们发现，对于一个大的OAM差异的激光束，一种不对称的角条纹相位可以存在，即使在大失谐。不同相态的激发谱具有不同的特征：在角条纹相态中存在两个对应于U（1）对称性和转动对称性破缺的无带，而在半skyrmion相态中，无带呈现出类Roton结构。我们的预测的角度条纹相位和低能量激发可以检查在最近实现的BEC与SOAM耦合。
2020-07-18 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Stable Luttinger liquids and emergent $U(1)$ symmetry in constrained quantum chains
我们探讨了局域约束对一维玻色子和费米子基态相的影响。最近的实验里德伯链的动机，我们约束的占领相邻网站在已知阶段的问题。从Kitaev的拓扑超导线出发，我们发现软约束会导致稳定的无间隙Luttinger液相。虽然Luttinger和Fermi液体通常对超导邻近效应不稳定，但约束抑制了对的产生，允许出现$U(1)$对称性和无间隙。我们证实了这一直观的图片，使用场论和贝特分析方法。特别是，在硬约束限制，该模型是明确的$U(1)$ -对称和可积。对于相应的自旋- $1/2$链，通过Jordan-Wigner变换，Luttinger液体由$\mathbb Z_2$自旋翻转对称性稳定。较长范围的约束即使在没有$\mathbb Z_2$对称性的情况下也能稳定无间隙相位，这与Fendley、Sengupta和Sachdev的开创性工作[Physical Review B 69，075106（2004）]有关，阐明了其中观察到的无间隙浮动相位如何能够被极大地扩展。
2019-03-21 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Boundary-law scaling of entanglement entropy in diffusive metals
纠缠结构是表征量子多体相的一种有效方法。对于无间隙量子液体来说尤其如此，其中基于纠缠的工具提供了系统地表征这些复杂相的唯一手段之一。例如，费米液体的费米表面结构通过对简单量子基态的典型边界律标度的对数修正而在纠缠熵中被揭示。在这篇论文中，我分析了一个无序的，但离域扩散金属的纠缠结构。使用的分析参数和数值计算相结合，我表明，尽管有相同数量的扩展的无隙激发作为一个干净的费米液体，扩散金属只表现出边界律纠缠缩放。这一结果指出，费米-液体纠缠标度中的对数修正起源于尖锐的费米表面结构，而不是有限的无隙激发密度。
2014-08-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el quant-ph
