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混沌量子电路中的Kardar-Parisi-Zhang超扩散

Kardar-Parisi-Zhang superdiffusion in chaotic quantum circuits

Rustem Sharipov, Urban Duh, Sun Woo P. Kim, Friedrich Hübner

arXiv 2610.07143首次发表:更新:

发表机构

University of Ljubljana; King’s College London; Laboratoire de Physique de l’École Normale Superieure, CNRS, ENS & Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité(卢布尔雅那大学; 伦敦国王学院; 法国国家科学研究中心、巴黎高等师范学院、巴黎文理研究大学、索邦大学、巴黎西岱大学联合物理实验室)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本文构造混沌砖墙式量子电路,实现完整KPZ普适类中动力学指数z=3/2的超扩散输运,并通过非线性涨落流体力学推导无参数预测,张量网络模拟验证了稳态KPZ轮廓,证明量子系统中的KPZ超扩散不限于可积模型。

AI 中文摘要

我们构造了一族混沌砖墙式量子电路,其在完整的Kardar-Parisi-Zhang(KPZ)普适类中表现出动力学指数$z=3/2$的超扩散输运。这是通过非均匀守恒密度相关的平衡电流实现的,该电流对化学势具有非平凡的依赖关系。利用非线性涨落流体力学,我们从微观平衡性质推导出传播速度、展宽尺度以及电荷关联函数的普适标度形式。对双位点自旋-$1$(qutrit)电路的张量网络模拟重现了这些无参数预测,包括完整的稳态KPZ轮廓。我们进一步构造了三位点自旋-$\ rac12$(qubit)电路,其中输运随化学势从扩散变为超扩散,而长寿命的相干准粒子延迟了轮廓向KPZ标度形式的收敛。我们的结果表明,量子系统中的KPZ超扩散不仅限于精细调谐的可积模型。

英文摘要

We construct a family of chaotic brickwork quantum circuits exhibiting superdiffusive transport with dynamical exponent $z=3/2$ in the full Kardar--Parisi--Zhang (KPZ) universality class. This is enabled by the equilibrium current associated with a inhomogeneous conserved density having a nontrivial dependence on the chemical potential. Using nonlinear fluctuating hydrodynamics, we derive the propagation velocity, broadening scale, and universal scaling form of the charge correlation function from microscopic equilibrium properties. Tensor-network simulations of a two-site spin-$1$ (qutrit) circuit reproduce these parameter-free predictions, including the full stationary KPZ profile. We further construct a three-site spin-$\frac12$ (qubit) circuit, where transport varies from diffusive to superdiffusive with the chemical potential, while long-lived coherent quasiparticles delay the convergence of the profile to the KPZ scaling form. Our results establish that KPZ superdiffusion in quantum systems is not restricted to fine-tuned integrable models.

论文原文

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