主讲人：李成疏 副研究员（清华大学）

题目：Reviving the Lieb–Schultz–Mattis Theorem in Open Quantum Systems（在量子开放系统中恢复 Lieb-Schultz-Mattis 定理）

时间：2024年7月14日（周日）下午16：00

地 点：理工楼1201

联系人：么志远

报告摘要：

In closed systems, the celebrated Lieb-Schultz-Mattis (LSM) theorem states that a one-dimensional locally interacting half-integer spin chain with translation and spin rotation symmetry cannot have a non-degenerate gapped ground state. However, the applicability of this theorem is diminished when the system interacts with a bath and loses its energy conservation. In this talk, we propose that the LSM theorem can be revived in the entanglement Hamiltonian when the coupling to bath renders the system short-range correlated. Specifically, we argue that the entanglement spectrum cannot have a non-degenerate minimum, isolated by a gap from other states. We further support the results with numerical examples where a spin-1/2 system is coupled to another spin-3/2 chain serving as the bath. Compared with the original LSM theorem which primarily addresses UV-IR correspondence, our findings unveil that the UV data and topological constraints also have a pivotal role in shaping the entanglement in open quantum many-body systems.

在封闭系统中，著名的Lieb-Schultz-Mattis (LSM) 定理指出，具有平移和自旋旋转对称性的一维局部相互作用的半整数自旋链不能具有非简并有能隙的基态。然而，当系统与环境相互作用能量不守恒时，该定理的适用性就会降低。我们提出，当与环境的耦合使系统短程关联时，LSM 定理可以在纠缠哈密顿量中恢复。具体来说，我们认为纠缠谱不能具有非简并最小值，通过能隙与其他状态隔离。自旋 1/2 系统耦合到另一个自旋 3/2 链作为环境的数值计算进一步支持了我们的结果。与主要解决 UV-IR 对应的原始 LSM 定理相比，我们的研究结果表明，UV 数据和拓扑约束在塑造开放量子多体系统中的纠缠方面也起着关键作用。

个人简介：

李成疏，清华大学高等研究院副研究员。2021年博士毕业于加拿大英属哥伦比亚大学，师从Marcel Franz教授。毕业后入职清华高研从事博士后研究，入选博士后交流计划引进项目、清华大学水木学者项目，受博士后基金面上项目资助。2024年出站任职副研究员。李成疏的研究方向为量子多体物理的理论研究，在里德堡量子多体系统、量子磁性、相互作用马约拉纳费米子系统、量子开放系统等领域完成了一系列工作。在Physical Review B、Physical Review Research、New Journal of Physics等国际物理学权威期刊上发表论文10余篇。