論文の概要: Universality classes of thermalization for mesoscopic Floquet systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.13444v2
- Date: Mon, 12 Dec 2022 19:24:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-21 18:46:18.947361
- Title: Universality classes of thermalization for mesoscopic Floquet systems
- Title（参考訳）: メソスコピックフロケット系の熱化の普遍クラス
- Authors: Alan Morningstar, David A. Huse, Vedika Khemani
- Abstract要約: 周期的に駆動されるメソスコピックまたは中間スケールの量子カオス系で発生する熱化の異なる相を同定する。
Floquet熱化が故障する遷移は広い駆動周波数で起こることを示す。
我々の研究の顕著な予測は、ある実験的に観測可能なクエンチプロトコルが、フレケット熱化を新しいタイプのシュロディンガー・キャット状態に示すことができることである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.45119235878273
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We identify several distinct phases of thermalization that can occur in
periodically driven mesoscopic or intermediate-scale quantum chaotic systems.
In doing so, we also identify a new Floquet thermal ensemble, the ``ladder
ensemble", that is qualitatively distinct from the ``featureless
infinite-temperature" state that has long been assumed to be the appropriate
equilibrium ensemble for driven systems. The phases we find can be coarsely
classified by (i) whether or not the system irreversibly exchanges energy of
order $\omega$ with the drive, i.e., Floquet thermalizes, and (ii) the Floquet
thermal ensemble describing the final equilibrium in systems that do Floquet
thermalize. These phases are representative of regimes of behavior in
mesoscopic systems, but they are sharply defined in a particular large-system
limit where the drive frequency $\omega$ scales up with system size $N$ as the
$N\to\infty$ limit is taken: we examine frequency scalings ranging from a
weakly $N$-dependent $\omega(N) \sim \log N$, to stronger scalings ranging from
$\omega(N) \sim \sqrt{N}$ to $\omega(N) \sim N$. We show that the transition
where Floquet thermalization breaks down happens at an extensive drive
frequency and, beyond that, systems that do not Floquet thermalize are
distinguished based on the presence or absence of rare resonances across
Floquet zones. We produce a thermalization phase diagram that is relevant for
numerical studies of Floquet systems and experimental studies on
intermediate-scale quantum simulators, both of which are limited to finite-size
systems that lack a clean separation of scales between $N$ and $\omega$. A
striking prediction of our work is that certain experimentally observable
quench protocols from simple initial states can show Floquet thermalization to
a novel type of Schrodinger-cat state that is a global superposition of states
at distinct temperatures.
- Abstract（参考訳）: 周期的に駆動されるメソスコピックまたは中間スケールの量子カオス系で発生する熱化の異なる相を同定する。
その際、新しいフロッケ熱アンサンブルである「ラダーアンサンブル」を同定し、それは長年駆動系に適した平衡アンサンブルであると仮定されてきた「特徴のない無限温度」状態とは定性的に区別される。
我々が見つけた段階は 大きく分類され
(i)そのシステムが非可逆的に$\omega$のエネルギーをドライブ、すなわちフロッケの熱化と交換するか否か
(ii)フロッケ加熱を行う系における最終的な平衡を記述するフロッケ熱アンサンブル。
これらの位相はメソスコピック系における振舞いのレギュレーションを表すものであるが、駆動周波数$\omega$がシステムサイズ$N$にスケールアップする特定の大系極限において鋭く定義される: 弱い$N$依存の$\omega(N) \sim \log N$から、$\omega(N) \sim \sqrt{N}$から$\omega(N) \sim N$までの周波数スケーリングを調べる。
本研究では,フロッケ熱化が崩壊する遷移は広い駆動周波数で起こることを示すとともに,フロッケ熱化を行わない系は,フロッケ帯のレア共鳴の有無によって区別されることを示す。
熱化相図はフロケット系の数値的研究と中間スケール量子シミュレータの実験的研究に関係し、どちらもN$と$\omega$の間のスケールの清浄な分離を欠く有限サイズのシステムに限定されている。
我々の研究の顕著な予測は、単純な初期状態からの実験的に観測可能なクエンチプロトコルが、異なる温度での状態のグローバルな重ね合わせである新しいタイプのシュロディンガー・キャット状態へのフロケ熱化を示すことができるということである。
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