論文の概要: Observation of microscopic confinement dynamics by a tunable topological
$\theta$-angle
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.11794v1
- Date: Tue, 20 Jun 2023 18:00:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-22 16:15:33.348054
- Title: Observation of microscopic confinement dynamics by a tunable topological
$\theta$-angle
- Title（参考訳）: 可変トポロジカル$\theta$-angleによる微視的閉じ込めダイナミクスの観察
- Authors: Wei-Yong Zhang, Ying Liu, Yanting Cheng, Ming-Gen He, Han-Yi Wang,
Tian-Yi Wang, Zi-Hang Zhu, Guo-Xian Su, Zhao-Yu Zhou, Yong-Guang Zheng, Hui
Sun, Bing Yang, Philipp Hauke, Wei Zheng, Jad C. Halimeh, Zhen-Sheng Yuan,
Jian-Wei Pan
- Abstract要約: 本稿では,Bose-Hubbardゲージ理論量子シミュレータにおける可変トポロジカル$theta$-angleの実験的実現について報告する。
我々は、この角度によるリッチな物理学を、$(1+1)$次元量子電磁力学の閉じ込め-分解遷移を直接観察することによって実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.311760383676763
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The topological $\theta$-angle is central to the understanding of a plethora
of phenomena in condensed matter and high-energy physics such as the strong CP
problem, dynamical quantum topological phase transitions, and the
confinement--deconfinement transition. Difficulties arise when probing the
effects of the topological $\theta$-angle using classical methods, in
particular through the appearance of a sign problem in numerical simulations.
Quantum simulators offer a powerful alternate venue for realizing the
$\theta$-angle, which has hitherto remained an outstanding challenge due to the
difficulty of introducing a dynamical electric field in the experiment. Here,
we report on the experimental realization of a tunable topological
$\theta$-angle in a Bose--Hubbard gauge-theory quantum simulator, implemented
through a tilted superlattice potential that induces an effective background
electric field. We demonstrate the rich physics due to this angle by the direct
observation of the confinement--deconfinement transition of $(1+1)$-dimensional
quantum electrodynamics. Using an atomic-precision quantum gas microscope, we
distinguish between the confined and deconfined phases by monitoring the
real-time evolution of particle--antiparticle pairs, which exhibit constrained
(ballistic) propagation for a finite (vanishing) deviation of the
$\theta$-angle from $\pi$. Our work provides a major step forward in the
realization of topological terms on modern quantum simulators, and the
exploration of rich physics they have been theorized to entail.
- Abstract（参考訳）: 位相的$\theta$-angleは、凝縮物における多くの現象の理解の中心であり、強いcp問題、動的量子位相相転移、閉じ込め脱共役遷移のような高エネルギー物理学の理解の中心である。
古典的手法を用いて位相的$\theta$-angleの効果を探究する場合、特に数値シミュレーションにおける符号問題の出現によって困難が生じる。
量子シミュレータは$\theta$-angleを実現するための強力な代替的な場所を提供するが、実験に動的電場を導入するのが困難であるため、hitchhertoは優れた課題である。
本稿では,bose-hubbardゲージ理論量子シミュレータにおける可変位相角$\theta$-angleの実験的実現について報告する。
我々は、この角度によるリッチな物理学を、$(1+1)$次元量子電磁力学の閉じ込め-分解遷移を直接観察することによって実証する。
原子精密量子ガス顕微鏡を用いて、粒子-反粒子対のリアルタイム進化をモニタリングすることにより、閉じ込められた位相と分解された位相を区別する。
我々の研究は、現代の量子シミュレータにおけるトポロジカル項の実現と、それらが必要とするリッチ物理の探索において大きな前進をもたらす。
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