論文の概要: Direct Measurement of Topological Number by Quench Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.07555v1
- Date: Tue, 16 Aug 2022 06:04:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-30 23:04:04.032283
- Title: Direct Measurement of Topological Number by Quench Dynamics
- Title（参考訳）: クエンチダイナミクスによるトポロジカルナンバーの直接測定
- Authors: Pei-Ling Huang and Chao Ma and Xiang-Long Yu and Jiansheng Wu
- Abstract要約: 未知系の位相数を測定するための新しい動的プロトコルを提案する。
モーメントが 2pi$ に変化するとき、波動関数の位相は $Delta npi$ に重なり、そこで$Delta n$ は最初のブロッホバンドと最後のブロッホバンドの間の位相的数差である。
これと最後のブロッホバンドの既知の位相数に基づいて、粒子数分布から初期状態の位相数を直接推定することができ、系の進化を追跡したりスピンテクスチャを測ったりする必要がなくなる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0595477102037694
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The measurement of topological number is crucial in the research of
topological systems. Recently, the relations between the topological number and
the dynamics are built. But a direct method to read out the topological number
via the dynamics is still lacking. In this work, we propose a new dynamical
protocol to directly measure the topological number of an unknown system.
Different from common quench operations, we change the Hamiltonian of the
unknown system to another one with known topological properties. After the
quench, different initial states result in different particle number
distributions on the post-quench final Bloch bands. Such distributions depend
on the wavefunction overlap between the initial Bloch state and the final Bloch
state, which is a complex number depending on the momentum. We prove a theorem
that when the momentum varies by $2\pi$, the phase of the wavefunction overlap
change by $\Delta n\pi$ where $\Delta n$ is the topological number difference
between the initial Bloch band and the final Bloch band. Based on this and the
known topological number of the final Bloch band, we can directly deduce the
topological number of the initial state from the particle number distribution
and need not track the evolution of the system nor measure the spin texture.
Two experimental schemes are also proposed as well. These schemes provide a
convenient and robust measurement method and also deepens the understanding of
the relation between topology and dynamics.
- Abstract（参考訳）: トポロジカル数の測定は、トポロジカルシステムの研究において重要である。
近年,トポロジカル数と力学の関係が構築されている。
しかし、トポロジカルな数値を動的に読み出す直接的な方法はいまだに欠けている。
本研究では,未知系の位相数を直接測定する新しい動的プロトコルを提案する。
一般的なクエンチ演算と異なり、未知系のハミルトニアンを既知の位相特性を持つ別のものに変更する。
クエンチ後、異なる初期状態は、クエンチ後の最終ブロッホバンド上の異なる粒子数分布をもたらす。
このような分布は、運動量に依存する複素数である初期ブロッホ状態と最終ブロッホ状態の間の波動関数の重なりに依存する。
運動量が 2\pi$ で変化するとき、波動関数の位相が $\delta n\pi$ で重なり合うことが証明され、ここで$\delta n$ は初期ブロッホバンドと最終ブロッホバンドの間の位相的数差である。
これと最後のブロッホバンドの既知の位相数に基づいて、粒子数分布から初期状態の位相数を直接推定することができ、系の進化を追跡したりスピンテクスチャを測定する必要はない。
2つの実験計画も提案されている。
これらのスキームは便利で堅牢な測定方法を提供し、またトポロジとダイナミクスの関係の理解を深める。
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