論文の概要: Indication of critical scaling in time during the relaxation of an open
quantum system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.05164v2
- Date: Mon, 30 Oct 2023 12:42:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-02 04:43:45.613986
- Title: Indication of critical scaling in time during the relaxation of an open
quantum system
- Title（参考訳）: 開量子系の緩和における時間的臨界スケーリングの適応
- Authors: Ling-Na Wu, Jens Nettersheim, Julian Fe\ss, Alexander Schnell, Sabrina
Burgardt, Silvia Hiebel, Daniel Adam, Andr\'e Eckardt and Artur Widera
- Abstract要約: 相転移は、温度や外部磁場のような連続的な制御パラメータに応答して物理系の特異な振る舞いに対応する。
相関長のばらつきに伴う連続相転移に近づき、顕微鏡システムの詳細とは無関係な臨界指数を持つ普遍的なパワーロースケーリング挙動が発見された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.82692226532414
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Phase transitions correspond to the singular behavior of physical systems in
response to continuous control parameters like temperature or external fields.
Near continuous phase transitions, associated with the divergence of a
correlation length, universal power-law scaling behavior with critical
exponents independent of microscopic system details is found. Recently,
dynamical quantum phase transitions and universal scaling have been predicted
and also observed in the non-equilibrium dynamics of isolated quantum systems
after a quench, with time playing the role of the control parameter. However,
signatures of such critical phenomena in time in open systems, whose dynamics
is driven by the dissipative contact to an environment, were so far elusive.
Here, we present results indicating that critical scaling with respect to time
can also occur during the relaxation dynamics of an open quantum system
described by mixed states. We experimentally measure the relaxation dynamics of
the large atomic spin of individual Caesium atoms induced by the dissipative
coupling via spin-exchange processes to an ultracold Bose gas of Rubidium
atoms. For initial states far from equilibrium, the entropy of the spin state
is found to peak in time, transiently approaching its maximum possible value,
before eventually relaxing to its lower equilibrium value. Moreover, a
finite-size scaling analysis based on numerical simulations shows that it
corresponds to a critical point with respect to time of the dissipative system
in the limit of large system sizes. It is signalled by the divergence of a
characteristic length at a critical time, characterized by critical exponents
that are found to be independent of system details.
- Abstract（参考訳）: 相転移は、温度や外部磁場のような連続的な制御パラメータに対応する物理系の特異な挙動に対応する。
相関長の発散に伴う連続相転移付近で, 微視的系詳細に依存しない臨界指数を持つ普遍的パワーロースケーリング挙動が見いだされる。
近年、動的量子相転移と普遍的スケーリングが予測され、クエンチ後の孤立量子系の非平衡力学でも観察され、制御パラメーターの役割は時間とともに果たされた。
しかしながら、環境への散逸的な接触によって力学が駆動されるオープンシステムにおいて、そのような臨界現象の時相のシグネチャは、これまでになく明白であった。
本稿では,混合状態によって記述された開量子系の緩和ダイナミクスにおいて,時間に対する臨界スケーリングも起こりうることを示す。
ルビジウム原子の超低温ボースガスへのスピン交換による散逸結合によって誘導される個々のセシウム原子の大きな原子スピンの緩和ダイナミクスを実験的に測定した。
初期状態が平衡から遠い場合、スピン状態のエントロピーは時間内にピークに達し、その最大値に過渡的に近づき、最終的にその低い平衡値に緩和される。
さらに,数値シミュレーションに基づく有限次元スケーリング解析により,大きなシステムサイズ限界における散逸系の時間に関する臨界点に対応することを示した。
臨界時刻における特徴的長さのばらつきによって信号が伝達され、システムの詳細とは独立な臨界指数によって特徴づけられる。
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