論文の概要: Experimental observation of thermalization with noncommuting charges

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.04652v2
• Date: Thu, 19 Jan 2023 15:52:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-26 06:56:59.571990
• Title: Experimental observation of thermalization with noncommuting charges
• Title（参考訳）: 非可換電荷による熱化の実験観察
• Authors: Florian Kranzl, Aleksander Lasek, Manoj K. Joshi, Amir Kalev, Rainer Blatt, Christian F. Roos and Nicole Yunger Halpern
• Abstract要約: 非可換電荷は、量子熱力学と量子情報の交差する部分場として現れる。 我々はレーザー誘起エンタングリング相互作用と集合スピン回転を用いてハイゼンベルクの進化をシミュレートする。 我々は、最近予測された非アベリア熱状態に近い小さなサブシステムが平衡していることを発見した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 53.122045119395594
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum simulators have recently enabled experimental observations of quantum many-body systems' internal thermalization. Often, the global energy and particle number are conserved, and the system is prepared with a well-defined particle number - in a microcanonical subspace. However, quantum evolution can also conserve quantities, or charges, that fail to commute with each other. Noncommuting charges have recently emerged as a subfield at the intersection of quantum thermodynamics and quantum information. Until now, this subfield has remained theoretical. We initiate the experimental testing of its predictions, with a trapped-ion simulator. We prepare 6-21 spins in an approximate microcanonical subspace, a generalization of the microcanonical subspace for accommodating noncommuting charges, which cannot necessarily have well-defined nontrivial values simultaneously. We simulate a Heisenberg evolution using laser-induced entangling interactions and collective spin rotations. The noncommuting charges are the three spin components. We find that small subsystems equilibrate to near a recently predicted non-Abelian thermal state. This work bridges quantum many-body simulators to the quantum thermodynamics of noncommuting charges, whose predictions can now be tested.
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレータは最近、量子多体系の内部熱化の実験的な観測を可能にした。 しばしば、大域エネルギーと粒子数は保存され、システムはよく定義された粒子番号(マイクロカノニカル部分空間)で準備される。 しかし、量子進化は互いに通勤できない量や電荷を保存することもできる。 非交換電荷は、最近量子熱力学と量子情報の交差する部分場として現れた。 これまでのところ、このサブフィールドは理論上は存在していない。 我々は,その予測実験をトラップイオンシミュレータを用いて開始する。 非可換電荷を満たすためのマイクロカノニカル部分空間の一般化である近似マイクロカノニカル部分空間に6-21スピンを配置する。 レーザーによる絡み合い相互作用と集団スピン回転を用いてハイゼンベルク進化をシミュレートする。 非可換電荷は3つのスピン成分である。 小さいサブシステムは、最近予測された非可換熱状態に近いものとなる。 この研究は、量子多体シミュレーターを非可換電荷の量子熱力学にブリッジし、その予測をテストすることができる。

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