冷原子量子シミュレータにおけるエルゴード性の閉じ込めの打破

冷原子量子シミュレータにおけるエルゴード性の閉じ込めの打破

ジャン=イヴ・ドゥゾール1, スー・グオシアン2,3,4, イアン・P・マッカロック5, ビンヤン6, ズラトコ・パピッチ1, ジャド・C・ハリメ7,8

1リーズ大学物理天文学部、リーズ LS2 9JT、英国
2合肥国立マイクロスケール物理科学研究所および中国科学技術大学現代物理学科、合肥、安徽省、230026、中国
3Physikalisches Institut、Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg、Im Neuenheimer Feld 226、69120 ハイデルベルク、ドイツ
4CAS センター フォー エクセレンスおよび量子情報および量子物理学の相乗イノベーション センター、中国科学技術大学、合肥、安徽省 230026、中国
5クイーンズランド大学数学物理学部、セントルシア、QLD 4072、オーストラリア
6南方科技大学物理学科、深圳 518055、中国
7物理学科およびアーノルド・ゾンマーフェルト理論物理学センター (ASC)、ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン、Theresienstraße 37、D-80333 ミュンヘン、ドイツ
8ミュンヘン量子科学技術センター (MCQST)、Shellingstraße 4、D-80799 ミュンヘン、ドイツ

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抽象

合成量子物質デバイス上のゲージ理論の量子シミュレーションは、過去 1 年間で大きな注目を集め、さまざまなエキゾチックな量子多体現象の観察が可能になりました。この研究では、閉じ込め-脱閉じ込め遷移を調整するために使用できる、トポロジカルな $theta$ 角度を持つ $2+1$D 量子電気力学のスピン $1/XNUMX$ 量子リンク定式化を検討します。この系を質量およびずらした磁化項を含む PXP モデルに正確にマッピングすることで、閉じ込めと、量子多体傷跡およびヒルベルト空間断片化のエルゴード性を破るパラダイムとの間の興味深い相互作用を示します。このモデルの豊富な動的状態図を作成し、質量 $mu$ が小さい場合のエルゴード相とポテンシャル $chi$ を閉じ込め、$mu$ が大きい場合の創発可積分相、および質量 $mu$ が大きい場合の断片化された相を見つけます。両方のパラメータ。また、後者が膨大な数の効果的なモデルにつながる共鳴をホストしていることも示します。私たちは、現在の冷原子セットアップで直接アクセスできる、発見の実験的プローブを提案します。

ゲージ理論は素粒子の基本的な説明を提供します。ゲージ理論の非平衡特性を理解することで、高エネルギー素粒子物理学、凝縮物質、さらには初期宇宙の進化に至るまでのさまざまな力学的現象が解明されることが期待されます。高エネルギー粒子衝突器などのゲージ理論の研究に使用される従来の方法と並行して、合成量子物質を使用したアナログ シミュレーションが、格子上のそのような理論のダイナミクスを調査するための強力な代替手段として最近登場しました。

私たちの研究では、1+2D 量子電気力学を記述するシュウィンガーモデルのスピン 1/1 正則化を数値的に研究しています。我々は、モデルパラメータ(フェルミオン質量とトポロジカル角度)を変更することで、広範囲にわたる力学現象にアクセスできることを示します。特に、量子力学が特殊な初期状態から持続的な振動を引き起こす領域を発見し、これは量子多体傷跡として識別されます。驚くべきことに、我々は、閉じ込めの存在下で傷跡振動が増強される可能性があることを発見した。パラメータ空間の他の部分では、ヒルベルト空間は指数関数的に多くの成分に分割され、追加の構造が XNUMX パラメータ共鳴の形で現れます。最後に、大規模な数値シミュレーションを通じて、我々の発見が光格子内の極冷ボソンに関する既存の実験で実現できることを示します。

►BibTeXデータ

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【82] 本文の結果を裏付ける追加の分析と背景計算については、補足資料を参照してください。補足資料には参考文献が含まれています。 [73、92、93、93-35、98、102-104]。

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上記の引用は SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2024-02-29 16:07:55)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

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