1INO-CNR BEC Zentrum und Institut für Physik, Universität Trient, Via Sommarive 14, I-38123 Trient, Italien
2Institut für Physik und Astronomie, Universität Gent, Krijgslaan 281, 9000 Gent, Belgien
3Zentrum für Quantenphysik, Universität Innsbruck, 6020 Innsbruck, Österreich
4Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 6020 Innsbruck, Österreich
5Theory Division, Saha Institute of Nuclear Physics, HBNI, 1/AF Bidhan Nagar, Kolkata 700064, Indien
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Abstrakt
Die Realisierung von Eichtheorien in Aufbauten quantensynthetischer Materie eröffnet die Möglichkeit, herausragende exotische Phänomene in der Festkörper- und Hochenergiephysik zu untersuchen, zusammen mit potenziellen Anwendungen in Quanteninformations- und Wissenschaftstechnologien. Angesichts der beeindruckenden laufenden Bemühungen, solche Erkenntnisse zu erreichen, ist eine grundlegende Frage in Bezug auf Regularisierungen von Gittereichtheorien durch Quantenverbindungsmodelle, wie genau sie die quantenfeldtheoretische Grenze von Eichtheorien erfassen. Kürzliche Arbeit [79] hat durch analytische Ableitungen, exakte Diagonalisierung und unendliche Matrixprodukt-Zustandsberechnungen gezeigt, dass sich die Niederenergiephysik von $1+1$D $mathrm{U}(1)$ Quantenverbindungsmodellen bereits bei kleinen Verbindungen der Grenze der Quantenfeldtheorie nähert Spinlänge $S$. Hier zeigen wir, dass sich die Annäherung an diese Grenze auch für die weit vom Gleichgewicht entfernte Löschdynamik von Gittereichtheorien eignet, wie unsere numerischen Simulationen der Loschmidt-Rückkehrrate und des chiralen Kondensats in unendlichen Matrixproduktzuständen zeigen, die funktionieren direkt in der thermodynamischen Grenze. Ähnlich wie unsere Ergebnisse im Gleichgewicht, die ein unterschiedliches Verhalten zwischen halbzahligen und ganzzahligen Link-Spinlängen zeigen, stellen wir fest, dass die in der Loschmidt-Return-Rate auftretende Kritikalität zwischen halbzahligen und ganzzahligen Spin-Quantenverbindungsmodellen im Bereich starker Elektrizität grundlegend unterschiedlich ist -Feldkopplung. Unsere Ergebnisse bestätigen ferner, dass hochmoderne Implementierungen von Quantenverbindungsgitter-Eichtheorien mit ultrakalten Atomen und NISQ-Geräten endlicher Größe das echte Potenzial haben, ihre quantenfeldtheoretische Grenze selbst in einem weit vom Gleichgewicht entfernten Regime zu simulieren.
Ausgewähltes Bild: Quench-Dynamik im Spin-$S$ $mathrm{U}(1)$-Quantenverbindungsmodell im Bereich der schwachen Kopplung innerhalb des Zielsektors des Gaußschen Gesetzes. Die Ergebnisse werden aus der Zustandstechnik des unendlichen Matrixprodukts erhalten. Die Zeitentwicklung von (a,b) der Rücklaufrate und (c,d) des chiralen Kondensats zeigen beide eine schnelle Konvergenz für (a,c) halbzahlige und (b,d) ganzzahlige Link-Spin-Längen $S$, obwohl dies der Fall ist der ganzen Zahl $S$ zeigt insgesamt eine schnellere Konvergenz als der Fall der halben ganzen Zahl $S$. Sowohl die konvergierte Rücklaufrate als auch das chirale Kondensat zeigen eine gute quantitative Übereinstimmung für halbzahlige und ganzzahlige $S$, wie durch die gepunkteten schwarzen Linien für $S=4$ in (a,c) [entnommen aus (b,d )] und für $S=7/2$ in (b,d) [entnommen jeweils aus (a,c)]. Die Annäherung an die thermodynamische Grenze in der Löschdynamik des chiralen Kondensats im schwachen Kopplungsregime für Link-Spin-Längen (e) $S=7/2$ und (f) $S=4$. Die Ergebnisse der endlichen Größe werden durch exakte Diagonalisierung erhalten, während die in der thermodynamischen Grenze unter Verwendung der Zustandstechnik des unendlichen Matrixprodukts berechnet werden. In diesem Zielsektor sehen wir eine viel schnellere Konvergenz zur thermodynamischen Grenze für ganze Zahlen als für halbzahlige $S$.
Populäre Zusammenfassung
► BibTeX-Daten
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[88] Laurens Vanderstraeten, Jutho Haegeman und Frank Verstraete. "Tangentenraummethoden für einheitliche Matrixproduktzustände". SciPost Phys. Vortrag. NotizenSeite 7 (2019).
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[89] JC Halimeh et al. (in Vorbereitung).
[90] Maarten Van Damme, Jutho Haegeman, Gertian Roose und Markus Hauru. „MPSKit.jl“. https:///github.com/maartenvd/MPSKit.jl (2020).
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[91] MC Bañuls, K. Cichy, JI Cirac und K. Jansen. "Das Massenspektrum des Schwinger-Modells mit Matrixproduktzuständen". Zeitschrift für Hochenergiephysik 2013, 158 (2013).
https: // doi.org/ 10.1007 / JHEP11 (2013) 158
[92] Mari Carmen Bañuls, Krzysztof Cichy, Karl Jansen und Hana Saito. "Chirales Kondensat im Schwinger-Modell mit Matrixproduktoperatoren". Phys. Rev. D 93, 094512 (2016).
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[93] V. Zauner-Stauber, L. Vanderstraeten, MT Fishman, F. Verstraete und J. Haegeman. "Variative Optimierungsalgorithmen für einheitliche Matrixproduktzustände". Phys. Rev. B 97, 045145 (2018).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevB.97.045145
[94] IP McCulloch. "Infinite Size Density Matrix Renormalization Group, revisited" (2008). arXiv:0804.2509.
arXiv: 0804.2509
Zitiert von
[1] Jean-Yves Desaules, Debasish Banerjee, Ana Hudomal, Zlatko Papić, Arnab Sen und Jad C. Halimeh, „Weak Ergodicity Breaking in the Schwinger Model“, arXiv: 2203.08830.
[2] Zhao-Yu Zhou, Guo-Xian Su, Jad C. Halimeh, Robert Ott, Hui Sun, Philipp Hauke, Bing Yang, Zhen-Sheng Yuan, Jürgen Berges und Jian-Wei Pan, „Thermalization dynamics of a gauge Theorie über einen Quantensimulator“, Wissenschaft 377 6603, 311 (2022).
[3] Torsten V. Zache, Maarten Van Damme, Jad C. Halimeh, Philipp Hauke und Debasish Banerjee, „Auf dem Weg zur Kontinuumsgrenze eines (1 +1 )D-Quantenverbindungsschwingermodells“, Körperliche Überprüfung D 106 9, L091502 (2022).
[4] Jad C. Halimeh, Ian P. McCulloch, Bing Yang und Philipp Hauke, „Tuning the Topological θ -Angle in Cold-Atom Quantum Simulators of Gauge Theories“, PRX-Quantum 3 4, 040316 (2022).
[5] Haifeng Lang, Philipp Hauke, Johannes Knolle, Fabian Grusdt und Jad C. Halimeh, „Störungsfreie Lokalisierung mit Stark-Gauge-Schutz“, Physische Überprüfung B 106 17, 174305 (2022).
[6] Maarten Van Damme, Torsten V. Zache, Debasish Banerjee, Philipp Hauke und Jad C. Halimeh, „Dynamische Quantenphasenübergänge in Spin-S U (1)-Quantenverbindungsmodellen“, Physische Überprüfung B 106 24, 245110 (2022).
[7] Rasmus Berg Jensen, Simon Panyella Pedersen und Nikolaj Thomas Zinner, „Dynamische Quantenphasenübergänge in einer verrauschten Gittereichtheorie“, Physische Überprüfung B 105 22, 224309 (2022).
[8] Jad C. Halimeh und Philipp Hauke, „Stabilisierung von Eichtheorien in Quantensimulatoren: Ein kurzer Rückblick“, arXiv: 2204.13709.
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