論文の概要: Discrete time crystals in Bose-Einstein Condensates and
symmetry-breaking edge in a simple two-mode theory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.02219v3
- Date: Tue, 30 Nov 2021 23:38:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-27 21:20:25.524412
- Title: Discrete time crystals in Bose-Einstein Condensates and
symmetry-breaking edge in a simple two-mode theory
- Title（参考訳）: 単純2モード理論におけるボース・アインシュタイン凝縮と対称性破断端の離散時間結晶
- Authors: Jia Wang, Krzysztof Sacha, Peter Hannaford, Bryan J. Dalton
- Abstract要約: 離散時間結晶(英: Discrete Time Crystals、DTC)は、周期的に駆動される量子系の離散時間-翻訳対称性を自発的に破る新しい多体定常状態を指す。
我々は、標準量子場理論から導かれた2モードモデルを用いて、振動ミラー上で共振するボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)中のDMCについて検討した。
この2モードモデルによれば、離散時間結晶は少なくとも25万回の運転期間で生存する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.847745514392761
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Discrete time crystals (DTCs) refer to a novel many-body steady state that
spontaneously breaks the discrete time-translational symmetry in a
periodically-driven quantum system. Here, we study DTCs in a Bose-Einstein
condensate (BEC) bouncing resonantly on an oscillating mirror, using a two-mode
model derived from a standard quantum field theory. We investigate the validity
of this model and apply it to study the long-time behavior of our system. A
wide variety of initial states based on two Wannier modes are considered. We
find that in previous studies the investigated phenomena in the evolution
time-window ($\lessapprox$2000 driving periods) are actually "short-time"
transient behavior though DTC formation signaled by the sub-harmonic responses
is still shown if the inter-boson interaction is strong enough. After a much
longer (about 20 times) evolution time, initial states with no "long-range"
correlations relax to a steady state, where time-symmetry breaking can be
unambiguously defined. Quantum revivals also eventually occur. This long-time
behavior can be understood via the many-body Floquet quasi-eigenenergy spectrum
of the two-mode model. A symmetry-breaking edge for DTC formation appears in
the spectrum for strong enough interaction, where all quasi-eigenstates below
the edge are symmetry-breaking while those above the edge are symmetric. The
late-time steady state's time-translational symmetry depends solely on whether
the initial energy is above or below the symmetry-breaking edge. A phase
diagram showing regions of symmetry-broken and symmetric phases for differing
initial energies and interaction strengths is presented. We find that according
to this two-mode model, the discrete time crystal survives for times out to at
least 250,000 driving periods.
- Abstract（参考訳）: 離散時間結晶(dtcs)とは、周期的に駆動される量子系における離散時間遷移対称性を自発的に破る、新しい多体定常状態を指す。
ここでは、標準量子場理論から導かれた2モードモデルを用いて、振動鏡上で共振するボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)中のDTCについて検討する。
本研究では,本モデルの有効性を検証し,システムの長期的挙動について検討する。
2つのワニエモードに基づく様々な初期状態が考慮されている。
従来の研究では、ボソン間相互作用が十分に強い場合、サブハーモニック応答によってシグナルが伝達されるDTCの形成は依然として示されるが、進化時間ウインドウ(\lessapprox$2000ドライビング期間)における調査された現象は、実際には「短時」な過渡的挙動であることがわかった。
長い(約20倍)進化時間の後、"長距離"相関を持たない初期状態は定常状態に緩和され、時間対称性の破れは曖昧に定義できる。
量子回復も最終的に起こる。
この長時間の挙動は、2モードモデルの多体フロッケ準固有エネルギースペクトルを通じて理解できる。
DTC形成のための対称性破断エッジは、エッジの下の全ての準固有状態が対称性破断であり、エッジの上の状態は対称である。
後期定常状態の時間遷移対称性は、初期エネルギーが対称性破断端の上か下かにのみ依存する。
異なる初期エネルギーと相互作用強度を示す対称・対称位相の領域を示す位相図を示した。
この2モードモデルにより、離散時間結晶は少なくとも25万回の駆動期間まで持続することがわかった。
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