論文の概要: Interrelated Thermalization and Quantum Criticality in a Lattice Gauge Simulator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.17032v1
• Date: Mon, 31 Oct 2022 03:15:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-20 22:29:44.543949
• Title: Interrelated Thermalization and Quantum Criticality in a Lattice Gauge Simulator
• Title（参考訳）: 格子ゲージシミュレータにおける相互熱化と量子臨界
• Authors: Han-Yi Wang, Wei-Yong Zhang, Zhi-Yuan Yao, Ying Liu, Zi-Hang Zhu, Yong-Guang Zheng, Xuan-Kai Wang, Hui Zhai, Zhen-Sheng Yuan, Jian-Wei Pan
• Abstract要約: 格子ゲージ理論(LGT)は、近年ウルトラコールド原子で実現され、ゲージ理論と熱化の相関研究を行うためのユニークな機会となる。 平衡および非平衡熱化の観点から,LGTの量子臨界度を実験的に検討した。 この結果は、量子多体傷、量子臨界度、対称性の破れの間の相互作用を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8959425596167065
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Gauge theory and thermalization are both foundations of physics and nowadays are both topics of essential importance for modern quantum science and technology. Simulating lattice gauge theories (LGTs) realized recently with ultracold atoms provides a unique opportunity for carrying out a correlated study of gauge theory and thermalization in the same setting. Theoretical studies have shown that an Ising quantum phase transition exists in this implemented LGT, and quantum thermalization can also signal this phase transition. Nevertheless, it remains an experimental challenge to accurately determine the critical point and controllably explore the thermalization dynamics in the quantum critical regime due to the lack of techniques for locally manipulating and detecting matter and gauge fields. Here, we report an experimental investigation of the quantum criticality in the LGT from both equilibrium and non-equilibrium thermalization perspectives by equipping the single-site addressing and atom-number-resolved detection into our LGT simulator. We accurately determine the quantum critical point agreed with the predicted value. We prepare a $|Z_{2}\rangle$ state deterministically and study its thermalization dynamics across the critical point, leading to the observation that this $|Z_{2}\rangle$ state thermalizes only in the critical regime. This result manifests the interplay between quantum many-body scars, quantum criticality, and symmetry breaking.
• Abstract（参考訳）: ゲージ理論と熱化はどちらも物理学の基礎であり、現代の量子科学と技術にとって重要なトピックである。 最近実現された格子ゲージ理論(lgts)と超低温原子をシミュレートすることは、ゲージ理論と熱化の相関研究を同じ設定で行う唯一の機会となる。 理論的研究により、イジング量子相転移がこの実装されたlgtに存在することが示され、量子熱分解もこの相転移を示唆することができる。 それでも、臨界点を正確に決定し、局所的に物質やゲージ場を操作・検出する技術がないため、量子臨界状態における熱化ダイナミクスを制御的に探索することは実験的な課題である。 本稿では,シングルサイトアドレッシングと原子数解決検出をlgtシミュレータに組み込むことにより,平衡および非平衡熱化の観点からlgtの量子臨界性について実験的に検討する。 予測値と一致する量子臨界点を正確に決定する。 我々は |z_{2}\rangle$ 状態を決定論的に準備し、その臨界点全体の熱化ダイナミクスを調べ、この $|z_{2}\rangle$ 状態が臨界領域でのみ熱化するのを観測する。 この結果は、量子多体傷、量子臨界度、対称性の破れの間の相互作用を示す。

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