Rottura dell'ergodicità sotto confinamento nei simulatori quantistici di atomi freddi

Rottura dell'ergodicità sotto confinamento nei simulatori quantistici di atomi freddi

Timestamp: 29 febbraio 2024 11:05

Jean-Yves Desaules1, Guo-Xian Su2,3,4, Ian P. McCulloch5, Bing Yang6, Zlatko Papić1e Jad C. Halimeh7,8

1Scuola di Fisica e Astronomia, Università di Leeds, Leeds LS2 9JT, Regno Unito
2Laboratorio Nazionale Hefei per le Scienze Fisiche su Microscala e Dipartimento di Fisica Moderna, Università di Scienza e Tecnologia della Cina, Hefei, Anhui 230026, Cina
3Physikalisches Institut, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Im Neuenheimer Feld 226, 69120 Heidelberg, Germania
4Centro CAS per l'eccellenza e centro di innovazione sinergica in informazione quantistica e fisica quantistica, Università di Scienza e Tecnologia della Cina, Hefei, Anhui 230026, Cina
5Scuola di Matematica e Fisica, Università del Queensland, St. Lucia, QLD 4072, Australia
6Dipartimento di Fisica, Università Meridionale della Scienza e della Tecnologia, Shenzhen 518055, Cina
7Dipartimento di Fisica e Centro Arnold Sommerfeld di Fisica Teorica (ASC), Ludwig-Maximilians-Universität München, Theresienstraße 37, D-80333 München, Germania
8Centro di Monaco per la scienza e la tecnologia quantistica (MCQST), Schellingstraße 4, D-80799 München, Germania

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Astratto

La simulazione quantistica delle teorie di Gauge su dispositivi di materia quantistica sintetica ha guadagnato molto terreno nell’ultimo decennio, rendendo possibile l’osservazione di una serie di fenomeni quantistici esotici a molti corpi. In questo lavoro, consideriamo la formulazione del collegamento quantistico spin-$1/2$ dell'elettrodinamica quantistica $1+1$D con un angolo topologico $theta$, che può essere utilizzato per ottimizzare una transizione di confinamento-deconfinamento. Mappando esattamente questo sistema su un modello PXP con termini di massa e magnetizzazione sfalsata, mostriamo un'interessante interazione tra il confinamento e i paradigmi di rottura dell'ergodicità delle cicatrici quantistiche a molti corpi e della frammentazione dello spazio di Hilbert. Mappiamo il ricco diagramma di fase dinamico di questo modello, trovando una fase ergodica a piccoli valori della massa $mu$ e confinando il potenziale $chi$, una fase emergente integrabile per grandi $mu$ e una fase frammentata per grandi valori di entrambi i parametri. Mostriamo anche che quest'ultimo ospita risonanze che portano a una vasta gamma di modelli efficaci. Proponiamo sonde sperimentali dei nostri risultati, a cui è possibile accedere direttamente nelle attuali configurazioni di atomi freddi.

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Immagine in primo piano: rappresentazione schematica del ricco diagramma di fase dinamico del modello di collegamento quantistico spin-1/2.

Riepilogo popolare

Le teorie di Gauge forniscono una descrizione fondamentale delle particelle elementari. La comprensione delle proprietà di non equilibrio delle teorie di Gauge promette di far luce su una varietà di fenomeni dinamici nella fisica delle particelle ad alta energia, sulla materia condensata e persino sull’evoluzione dell’universo primordiale. Parallelamente ai metodi tradizionali utilizzati per studiare le teorie di Gauge, come i collisori di particelle ad alta energia, la simulazione analogica che utilizza la materia quantistica sintetica è recentemente emersa come una potente alternativa per sondare la dinamica di tali teorie su un reticolo.

Nel nostro lavoro studiamo numericamente una regolarizzazione spin-1/2 del modello di Schwinger che descrive l'elettrodinamica quantistica 1+1D. Mostriamo che variando i parametri del modello – la massa fermionica e l’angolo topologico – consente di accedere a un’ampia gamma di fenomeni dinamici. In particolare, troviamo regimi in cui la dinamica quantistica risulta in oscillazioni persistenti da stati iniziali speciali, che sono identificati con cicatrici quantistiche a molti corpi. Sorprendentemente, troviamo che le oscillazioni sfregiate possono essere migliorate in presenza di confinamento. In altre parti dello spazio dei parametri, lo spazio di Hilbert si frattura in numero esponenziale di componenti, con una struttura aggiuntiva che appare sotto forma di risonanze a due parametri. Infine, attraverso simulazioni numeriche su larga scala, mostriamo che le nostre scoperte possono essere realizzate negli esperimenti esistenti sui bosoni ultrafreddi nei reticoli ottici

► dati BibTeX

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, Vedere il materiale supplementare per ulteriori analisi e calcoli di base a supporto dei risultati nel testo principale. Il materiale supplementare contiene i rif. [73, 92, 93, 93-35, 98, 102-104].

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Citato da

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[2] Pranay Patil, Ayushi Singhania e Jad C. Halimeh, "Proteggere la frammentazione dello spazio di Hilbert attraverso la dinamica quantistica dello Zeno", Revisione fisica B 108 19, 195109 (2023).

Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2024-02-29 16:07:55). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

Impossibile recuperare Crossref citato da dati durante l'ultimo tentativo 2024-02-29 16:07:54: Impossibile recuperare i dati citati per 10.22331 / q-2024-02-29-1274 da Crossref. Questo è normale se il DOI è stato registrato di recente.

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