論文の概要: Observation of Stark many-body localization without disorder

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.07250v2
• Date: Tue, 17 May 2022 18:30:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-11 04:20:53.122058
• Title: Observation of Stark many-body localization without disorder
• Title（参考訳）: 障害のないスターク多体局在の観察
• Authors: W. Morong, F. Liu, P. Becker, K. S. Collins, L. Feng, A. Kyprianidis, G. Pagano, T. You, A. V. Gorshkov, C. Monroe
• Abstract要約: 多体局在(MBL)は非熱的状態の保存をもたらす。 我々は,閉じ込められたイオン量子シミュレータにおいて,スタークMBLを実現する。 その結果,MBLの予期せぬ一般化が示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Thermalization is a ubiquitous process of statistical physics, in which details of few-body observables are washed out in favor of a featureless steady state. Even in isolated quantum many-body systems, limited to reversible dynamics, thermalization typically prevails. However, in these systems, there is another possibility: many-body localization (MBL) can result in preservation of a non-thermal state. While disorder has long been considered an essential ingredient for this phenomenon, recent theoretical work has suggested that a quantum many-body system with a uniformly increasing field -- but no disorder -- can also exhibit MBL, resulting in `Stark MBL.' Here we realize Stark MBL in a trapped-ion quantum simulator and demonstrate its key properties: halting of thermalization and slow propagation of correlations. Tailoring the interactions between ionic spins in an effective field gradient, we directly observe their microscopic equilibration for a variety of initial states, and we apply single-site control to measure correlations between separate regions of the spin chain. Further, by engineering a varying gradient, we create a disorder-free system with coexisting long-lived thermalized and nonthermal regions. The results demonstrate the unexpected generality of MBL, with implications about the fundamental requirements for thermalization and with potential uses in engineering long-lived non-equilibrium quantum matter.
• Abstract（参考訳）: 熱化は統計物理学のユビキタスなプロセスであり、ほとんど身体の観測物の詳細は、特徴のない定常状態のために洗い流される。 可逆力学に制限された孤立量子多体系においても、熱化は一般的に一般的である。 しかし、これらのシステムには別の可能性があり、多体局在(MBL)は非熱状態の保存をもたらす。 障害は長い間この現象の必須要素と考えられてきたが、近年の理論的研究は、均一に増大する場を持つ量子多体系は、mblを示すことができ、結果として「スタークmbl」となることを示唆している。 ここで我々は、閉じ込められたイオン量子シミュレータでスタークmblを認識し、その重要な特性を実証する:熱化の停止と相関の遅い伝播。 イオンスピン間の相互作用を有効磁場勾配で表し、様々な初期状態の顕微鏡平衡を直接観察し、スピン鎖の別々の領域間の相関を測定するために単一部位制御を適用する。 さらに, 種々の勾配の工学的手法により, 長寿命熱処理領域と非熱処理領域を共存する無秩序システムを構築する。 その結果、mblの予期せぬ一般性が示され、熱化の基本的な要件と、長期間の非平衡量子物質工学における潜在的な用途が示唆された。

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