Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Entanglement Dynamics in Monitored Systems and the Role of Quantum Jumps

Published 20 Dec 2023 in cond-mat.stat-mech and quant-ph | (2312.13419v3)

Abstract: Monitored quantum many-body systems display a rich pattern of entanglement dynamics, which is unique to this non-unitary setting. This work studies the effect of quantum jumps on the entanglement dynamics beyond the no-click limit corresponding to a deterministic non-Hermitian evolution. We consider two examples, a monitored SSH model and a quantum Ising chain, for which we show the jumps have remarkably different effects on the entanglement despite having the same statistics as encoded in their waiting-time distribution. To understand this difference, we introduce a new metric, the statistics of entanglement gain and loss due to jumps and non-Hermitian evolution. This insight allows us to build a simple stochastic model of a random walk with partial resetting, which reproduces the entanglement dynamics, and to dissect the mutual role of jumps and non-Hermitian evolution on the entanglement scaling. We demonstrate that significant deviations from the no-click limit arise whenever quantum jumps strongly renormalize the non-Hermitian dynamics, as in the case of the SSH model at weak monitoring or in the Ising chain at large transverse field. On the other hand, we show that the weak monitoring phase of the Ising chain leads to a robust sub-volume logarithmic phase due to weakly renormalized non-Hermitian dynamics.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (52)
  1. P. Calabrese and J. Cardy, Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2005, P04010 (2005).
  2. H. Liu and S. J. Suh, Phys. Rev. Lett. 112, 011601 (2014).
  3. H. Kim and D. A. Huse, Phys. Rev. Lett. 111, 127205 (2013).
  4. J. H. Bardarson, F. Pollmann, and J. E. Moore, Phys. Rev. Lett. 109, 017202 (2012).
  5. M. J. Gullans and D. A. Huse, Phys. Rev. X 10, 041020 (2020).
  6. Y. Li, X. Chen, and M. P. A. Fisher, Phys. Rev. B 98, 205136 (2018).
  7. Y. Li, X. Chen, and M. P. A. Fisher, Phys. Rev. B 100, 134306 (2019).
  8. B. Skinner, J. Ruhman, and A. Nahum, Phys. Rev. X 9, 031009 (2019).
  9. M. Szyniszewski, A. Romito, and H. Schomerus, Phys. Rev. B 100, 064204 (2019).
  10. P. Sierant and X. Turkeshi, Phys. Rev. Lett. 128, 130605 (2022).
  11. K. Klocke and M. Buchhold, Phys. Rev. X 13, 041028 (2023).
  12. Y. Fuji and Y. Ashida, Phys. Rev. B 102, 054302 (2020).
  13. O. Lunt and A. Pal, Phys. Rev. Res. 2, 043072 (2020).
  14. X. Cao, A. Tilloy, and A. De Luca, SciPost Phys. 7, 024 (2019).
  15. L. Fidkowski, J. Haah, and M. B. Hastings, Quantum 5, 382 (2021).
  16. C. Carisch, A. Romito, and O. Zilberberg,  (2023), arXiv:2304.02965 [quant-ph] .
  17. T. Jin and D. G. Martin,  (2023), arXiv:2309.15034 [quant-ph] .
  18. O. Alberton, M. Buchhold, and S. Diehl, Phys. Rev. Lett. 126, 170602 (2021).
  19. T. Botzung, S. Diehl, and M. Müller, Phys. Rev. B 104, 184422 (2021).
  20. Y. Bao, S. Choi, and E. Altman, Ann. Phys. 435, 168618 (2021).
  21. G. Piccitto, A. Russomanno, and D. Rossini, Phys. Rev. B 105, 064305 (2022).
  22. G. Kells, D. Meidan, and A. Romito, SciPost Phys. 14, 031 (2023).
  23. A. Paviglianiti and A. Silva, Phys. Rev. B 108, 184302 (2023).
  24. T. Müller, S. Diehl, and M. Buchhold, Phys. Rev. Lett. 128, 010605 (2022).
  25. M. Buchhold, T. Müller, and S. Diehl,  (2022), arXiv:2208.10506 [cond-mat.dis-nn] .
  26. J. Dalibard, Y. Castin, and K. Mølmer, Phys. Rev. Lett. 68, 580 (1992).
  27. M. B. Plenio and P. L. Knight, Rev. Mod. Phys. 70, 101 (1998).
  28. A. Biella and M. Schiró, Quantum 5, 528 (2021).
  29. S. Gopalakrishnan and M. J. Gullans, Phys. Rev. Lett. 126, 170503 (2021).
  30. X. Turkeshi and M. Schiró, Phys. Rev. B 107, L020403 (2023).
  31. Y. L. Gal, X. Turkeshi, and M. Schirò, SciPost Phys. 14, 138 (2023).
  32. K. Kawabata, T. Numasawa, and S. Ryu, Phys. Rev. X 13, 021007 (2023).
  33. T. Orito and K.-I. Imura, Phys. Rev. B 108, 214308 (2023).
  34. C. Zerba and A. Silva, SciPost Phys. Core 6, 051 (2023).
  35. E. Granet, C. Zhang, and H. Dreyer, Phys. Rev. Lett. 130, 230401 (2023).
  36. L. Su, A. Clerk, and I. Martin,  (2023), arXiv:2306.07428 [quant-ph] .
  37. T. Banerjee and K. Sengupta,  (2023), arXiv:2309.07661 [cond-mat.str-el] .
  38. C. Gneiting, A. V. Rozhkov, and F. Nori, Phys. Rev. A 104, 062212 (2021).
  39. M. R. Evans and S. N. Majumdar, Phys. Rev. Lett. 106, 160601 (2011).
  40. M. R. Evans, S. N. Majumdar, and G. Schehr, J. Phys. A: Math. Theor. 53, 193001 (2020).
  41. A. J. Daley, Adv. Phys. 63, 77 (2014).
  42. C. Cohen-Tannoudji and J. Dalibard, Europhysics Letters 1, 441 (1986).
  43. P. Calabrese and J. Cardy, J. Stat. Mech. 2004, P06002 (2004).
  44. X. Turkeshi, L. Piroli, and M. Schirò,  (2023), arXiv:2306.09893 [cond-mat.stat-mech] .
  45. X. Turkeshi, L. Piroli, and M. Schiró, Phys. Rev. B 106, 024304 (2022b).
  46. I. Poboiko, I. V. Gornyi, and A. D. Mirlin,  (2023b), arXiv:2309.12405 [quant-ph] .
  47. K. Chahine and M. Buchhold,  (2023), arXiv:2309.12391 [cond-mat.str-el] .
  48. T. Brandes, AIP Conference Proceedings 1074, 102 (2008).
  49. G. T. Landi, Phys. Rev. B 104, 195408 (2021).
  50. G. T. Landi,  (2023), arXiv:2305.07957 [quant-ph] .
  51. M. Coppola, D. Karevski, and G. T. Landi, Conditional no-jump dynamics of non-interacting quantum chains (2023), arXiv:2311.05515 [cond-mat.stat-mech] .
  52. S. Bravyi, Quantum Info. Comput. 5, 216–238 (2005).
Citations (10)
View on Semantic Scholar

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Sign Up to Summarize

Paper to Video (Beta)

No one has generated a video about this paper yet.

Sign Up to Generate All Videos Subscribe on YouTube

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Sign Up to Generate

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Generate Now

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Generate Now

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

Sign Up

Tweets

Sign up for free to view the 1 tweet with 0 likes about this paper.

Sign Up for Free