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Correlation-induced steady states and limit cycles in driven dissipative quantum systems

机译：驱动耗散量子系统中的相关诱导状态和极限循环

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摘要

We study a driven-dissipative model of spins one-half (qubits) on a lattice with nearest-neighbor interactions. Focusing on the role of spatially extended spin-spin correlations in determining the phases of the system, we characterize the spatial structure of the correlations in the steady state, as well as their temporal dynamics. In dimension one we use essentially exact matrix-product-operator simulations on large systems, and pushing these calculations to dimension two, we obtain accurate results on small cylinders. We also employ an approximation scheme based on solving the dynamics of the mean field dressed by the feedback of quantum fluctuations at leading order. This approach allows us to study the effect of correlations in large lattices with over one hundred thousand spins, as the spatial dimension is increased up to five. In dimension two and higher we find two new states that are stabilized by quantum correlations and do not exist in the mean-field limit of the model. One of these is a steady state with mean magnetization values that lie between the two bistable mean-field values and whose correlation functions have properties reminiscent of both. The correlation length of the new phase diverges at a critical point, beyond which we find emerging a new limit cycle state with the magnetization and correlators oscillating periodically in time.
机译：我们在具有最近邻相互作用的格子上研究了旋转的一半（QUBits）的驱动 - 耗散模型。专注于空间延伸的旋转相关性在确定系统的阶段时的作用，我们表征了稳定状态下相关性的空间结构，以及它们的时间动态。在维度之一中，我们在大型系统上使用基本上精确的矩阵 - 产品 - 操作员模拟，并将这些计算推向维度二，我们在小汽缸上获得准确的结果。我们还采用了一种近似方案，基于解决了通过领先顺序的量子波动反馈穿过的平均场的动态。这种方法使我们能够研究大型格子中的相关性的效果，而空间尺寸增加到五个。在二维和更高版本中，我们发现两个被量子相关稳定的新状态，并且不存在于模型的平均场限制。其中之一是具有平均磁化值的稳态，其位于两个双稳态平均场值之间，其相关性功能具有复杂的性质。在关键点处的新相位发散的相关长度，超出了我们发现具有磁化和相关器的新限制循环状态，以及周期性地振荡。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2020年第6期|064301.1-064301.19|共19页
  • 作者

    Haggai Landa; Marco Schiro; Gregoire Misguich;

  • 作者单位

    Institut de Physique Theorique Universite Paris-Saclav CEA CNRS 91191 Gif-sur-Yvette France IBM Quantum IBM Research Haifa Haifa University Campus Mount Carmel Haifa 31905 Israel;

    JEIP USR 3573 CNRS College de France PSL Research University 11 place Marcelin Berthelot 75231 Paris Cedex 05 France Institut de Physique Theorique Universite Paris Saclay CNRS CEA F-91191 Gif-sur-Yvette France;

    Institut de Physique Theorique Universite Paris-Saclay CEA CNRS 91191 Gif-sur-Yvette France Laboratoire de Physique Theorique et Modelisation CNRS UMR 8089 Universite de Cergy-Pontoise 95302 Cergy-Pontoise France;

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