Связь между размерностью связи состояния матричного произведения и запутанностью

Размерность связи — это размерность состояния продукта усеченной матрицы (MPS). Предположим, что я моделирую некоторую систему многих тел с высокой степенью запутанности с помощью группы ренормализации матрицы плотности (DMRG) . На конференции, которую я посетил несколько дней назад, кто-то сказал мне, что размер связи увеличивается с увеличением степени запутанности в системе. Поэтому моделирование сильно запутанной системы с помощью DMRG требует огромного количества вычислительного времени. Однако как именно связанное измерение связано с запутанностью системы?

Больший размер связи означает большее запутывание. Думайте о 1D MPS как о множестве максимально запутанных пар между «виртуальными частицами» на сайтах, число которых примерно равно размеру связи. Затем спроецируйте виртуальные частицы обратно в физическое состояние. Очевидно, чем больше у вас виртуальных частиц, тем более запутанными могут быть виртуальные состояния.

Ответы (1)

Запутанность любой области в состоянии матричного произведения размерности связи Д ограничен С 2 бревно Д . Таким образом, чтобы смоделировать систему с большим количеством запутанностей, размер связи (и, следовательно, память и время вычислений) будет экспоненциально расти с энтропией.

Обратно, мы знаем, что если для состояния | ψ в α -энтропия Реньи (для α < 1 ) любого блока ограничен константой, то эффективное приближение | ψ MPS существует (т.е. где Д масштабируется полиномиально по размеру системы и обратной точности). Это доказано в https://arxiv.org/abs/cond-mat/0505140 . Общая связь между энтропийным масштабированием и аппроксимируемостью MPS обсуждается в https://arxiv.org/abs/0705.0292 , где в конкретных примерах состояний с законом площади для α 1 , которые не могут быть эффективно аппроксимированы MPS. (Обратите внимание, что для α "=" 1 , (афаик) нет инвариантного примера перевода.)

Почему стоит фактор 2 перед п Д ? Учитывая размерность связи Д , есть максимум Д собственные значения Шмидта Д 1 , которые приводят к энтропии С "=" Д ( Д 1 п Д 1 ) "=" п Д . Мне интересно, почему в вашей формуле есть дополнительный множитель 2.
@EverettYou Если вы вырежете регион в середине MPS, вы получите коэффициент 2 так как у вас есть связи на обоих концах региона. Если вы разрежете бесконечный/OBC MPS на две части, граница действительно Д .
Спасибо за этот ответ. Не могли бы вы добавить ссылку на обратное утверждение? И есть ли контрпримеры для α "=" 1 ?
@Abhinav Я добавил ссылку, а также ссылку на статью, содержащую соответствующие контрпримеры.