論文の概要: Robustness of gauge-invariant dynamics against defects in ultracold-atom gauge theories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.10249v2
• Date: Tue, 11 Aug 2020 19:10:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-19 05:52:32.074299
• Title: Robustness of gauge-invariant dynamics against defects in ultracold-atom gauge theories
• Title（参考訳）: 超原子ゲージ理論における欠陥に対するゲージ不変ダイナミクスのロバスト性
• Authors: Jad C. Halimeh, Robert Ott, Ian P. McCulloch, Bing Yang, Philipp Hauke
• Abstract要約: 我々は、$mathrmU(1)$ゲージ理論の超低温原子実装におけるポテンシャル準備欠陥に対するゲージ不変力学のロバスト性を分析する。 以上の結果から, 上記の実験的実現は, あらゆる進化時間におけるその力学のゲージ不変性に高い忠実性を示すことが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1192594881563127
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Recent years have seen strong progress in quantum simulation of gauge-theory dynamics using ultracold-atom experiments. A principal challenge in these efforts is the certification of gauge invariance, which has recently been realized in [B.~Yang et al., arXiv:2003.08945]. One major but poorly investigated experimental source of gauge-invariance violation is an imperfect preparation of the initial state. Using the time-dependent density-matrix renormalization group, we analyze the robustness of gauge-invariant dynamics against potential preparation defects in the above ultracold-atom implementation of a $\mathrm{U}(1)$ gauge theory. We find defects related to an erroneous initialization of matter fields to be innocuous, as the associated gauge-invariance violation remains strongly localized throughout the time evolution. A defect due to faulty initialization of the gauge field leads to a mild proliferation of the associated violation. Furthermore, we characterize the influence of immobile and mobile defects by monitoring the spread of entanglement entropy. Overall, our results indicate that the aforementioned experimental realization exhibits a high level of fidelity in the gauge invariance of its dynamics at all evolution times. Our work provides strong evidence that ultracold-atom setups can serve as an extremely reliable framework for the quantum simulation of gauge-theory dynamics.
• Abstract（参考訳）: 近年,超原子実験によるゲージ理論力学の量子シミュレーションが進んでいる。 これらの取り組みの主な課題はゲージ不変性の証明であり、最近 [B.~Yang et al., arXiv:2003.08945] で実現された。 ゲージ不変性違反の主な原因は、初期状態の不完全な準備である。 時間依存密度行列再正規化群を用いて、上述の$\mathrm{U}(1)$ゲージ理論の超低温原子実装におけるポテンシャル準備欠陥に対するゲージ不変力学のロバスト性を分析する。 ゲージ不変性違反は時間進化を通じて強く局所化されているため、物質場の誤った初期化に関連する欠陥は無害である。 ゲージ場の異常初期化による欠陥は、関連する違反の軽度な増殖につながる。 さらに,エントロピーのエントロピーの広がりをモニタリングすることで,immobileとmobileの欠陥の影響を特徴付ける。 全体として,上述の実験的実現は,全進化期のゲージ不変性において高いレベルの忠実性を示すことが示唆された。 我々の研究は、超低温原子配置がゲージ理論力学の量子シミュレーションの極めて信頼性の高い枠組みとして役立つという強い証拠を提供する。

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