論文の概要: Universality classes of thermalization for mesoscopic Floquet systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.13444v3
- Date: Tue, 9 May 2023 18:05:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-11 17:29:34.781043
- 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: 我々は、周期的に駆動される量子カオス系において、振舞いの状態を記述した熱化のいくつかの相を同定する。
また、Floquet熱アンサンブル - はしごアンサンブル - は、特徴のない無限温度状態とは質的に異なる。
我々の研究は、フロケットの熱化、加熱、平衡の理論をメソスコピック量子系の設定に拡張し、整理する。
- 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 phases of thermalization that describe regimes of
behavior in isolated, periodically driven (Floquet), mesoscopic quantum chaotic
systems. We also identify a new Floquet thermal ensemble -- the ladder ensemble
-- that is qualitatively distinct from the featureless infinite-temperature
state that is often assumed to describe the equilibrium of driven systems. The
phases 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 ensemble describing the final equilibrium in systems that do
Floquet thermalize. These phases represent regimes of behavior in mesoscopic
systems, but they are sharply defined in a 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 weak $\omega \sim \log N$,
to stronger scalings ranging from $\omega \sim \sqrt{N}$ to $\omega \sim N$. We
show that the transition where Floquet thermalization breaks down occurs at
$\omega\sim N$ 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 small-scale
quantum simulators, both of which lack a separation of scales between $N$ and
$\omega$. A striking prediction of our work is that, under perfect isolation,
certain realistic quench protocols from simple pure initial states can show
Floquet thermalization to a novel type of Schrodinger-cat state that is a
global superposition of states at distinct temperatures. Our work extends and
organizes the theory of Floquet thermalization, heating, and equilibrium into
the setting of mesoscopic quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 孤立的,周期的に駆動される(フレケット)メソスコピック量子カオス系における挙動のレジームを記述する熱化のいくつかのフェーズを同定する。
また、新しいフロケット熱アンサンブル(はしごアンサンブル)を定性的に区別し、駆動系の平衡を記述するとしばしば仮定される特徴のない無限温度状態と区別する。
相は粗く分類できるので
(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)フロッケを熱化する系における最終平衡を記述するアンサンブル。
これらのフェーズはメソスコピックシステムにおける振る舞いのレジームを表しているが、ドライブ周波数である$\omega$がシステムサイズでスケールアップする大きなシステム限界において鋭く定義されている: $n\to\infty$制限が取られる: 弱い$\omega \sim \log n$ から$\omega \sim \sqrt{n}$ から $\omega \sim n$ までのより強力なスケーリングまで、周波数スケーリングを調べる。
Floquet熱化が崩壊する遷移は$\omega\sim N$で起こり、それ以外はFloquet熱化を行わない系は、Floquet帯のレア共鳴の有無によって区別される。
我々はフロッケ系の数値研究と小規模量子シミュレータの実験に関係のある熱化相図を作成し、どちらもn$ と $\omega$ のスケールの分離を欠いている。
我々の研究の顕著な予測は、完全な隔離の下では、単純な純粋な初期状態からのある種の現実的なクエンチプロトコルは、異なる温度で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。
我々の研究は、フロケの熱化、加熱、平衡の理論をメソスコピック量子系の設定に拡張し、整理する。
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