論文の概要: Simultaneous symmetry breaking in spontaneous Floquet states:
Floquet-Nambu-Goldstone modes, Floquet thermodynamics, and the time operator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.10784v1
- Date: Fri, 16 Feb 2024 16:06:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-19 15:14:26.045725
- Title: Simultaneous symmetry breaking in spontaneous Floquet states:
Floquet-Nambu-Goldstone modes, Floquet thermodynamics, and the time operator
- Title（参考訳）: 自発的フロッケ状態における同時対称性の破れ:フロッケ-ナムブ-ゴールドストーンモード、フロッケ熱力学、時間演算子
- Authors: Juan Ram\'on Mu\~noz de Nova and Fernando Sols
- Abstract要約: 本研究では, 原子凝縮体の特異な場合に着目し, 自発フロッケ状態における同時対称性破砕について検討した。
まず, 一般化されたギブズ・アンサンブルを誘導することにより, 定常状態と複数の対称性を同時に破るナムブ・ゴールドストーンモードの量子化過程を記述する。
ホルマリズムをいくつかの対称性を同時に破る自発的なフロケ状態に拡張し、各対称性が準エネルギーゼロのフロケ・ナンブ・ゴールドストーンモードと関連していることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 55.2480439325792
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study simultaneous symmetry-breaking in a spontaneous Floquet state,
focusing on the specific case of an atomic condensate. We first describe the
quantization procedure of the Nambu-Goldstone (NG) modes for a stationary state
simultaneously breaking several symmetries by invoking the generalized Gibbs
ensemble, allowing for a thermodynamical description of the problem. The
quantization procedure involves a Berry-Gibbs connection, which depends on the
macroscopic conserved charges associated to each broken symmetry and is not
invariant under generalized gauge transformations. We extend the formalism to a
spontaneous Floquet state simultaneously breaking several symmetries, finding
that each broken symmetry now has associated a Floquet-Nambu-Goldstone (FNG)
mode with zero quasi-energy. Among them, there is a genuine temporal FNG mode
arising from the continuous time-translation symmetry breaking, whose quantum
amplitude provides a rare realization of a time operator in Quantum Mechanics.
Furthermore, as they conserve energy, spontaneous Floquet states admit a
thermodynamic description since they have a conserved Floquet charge. Both the
temporal FNG mode and the Floquet thermodynamics are the distinctive features
of a spontaneous Floquet state, absent in conventional, driven Floquet systems.
We apply our formalism to a particular realization of spontaneous Floquet
state, the CES state, which breaks $U(1)$ and time-translation symmetries,
representing a time supersolid. Using the Truncated Wigner method, we
numerically compute its quantum fluctuations, which are theoretically predicted
to be dominated by the temporal FNG mode, observing a remarkable agreement
between simulation and theory. Based on these results, we propose a feasible
experimental method to observe the temporal FNG mode.
- Abstract（参考訳）: 自発的なフロッケ状態における同時対称性の破れについて研究し,原子凝縮の特定の場合に焦点を当てた。
まず, 一般化ギブスアンサンブルを起動することにより, 定常状態に対するナムブ・ゴールドストーン(ng)モードの量子化手順を明らかにした。
量子化の手順はベリー・ギブス接続(Berry-Gibbs connection)を含み、これは破れた各対称性に付随するマクロ的な保存電荷に依存し、一般化されたゲージ変換では不変ではない。
ホルマリズムをいくつかの対称性を同時に破る自発的なフロケ状態に拡張し、各対称性が準エネルギーゼロのフロケ・ナンブ・ゴールドストーン(FNG)モードと関連していることを発見した。
中でも、連続時間変換対称性の破れから生じる真の時間的FNGモードがあり、量子振幅は量子力学における時間演算子の稀な実現をもたらす。
さらに、エネルギーを保存するため、自発的なフロッケ状態は保存されたフロッケ電荷を持つので熱力学的に記述される。
時間的fngモードとフロッケ熱力学は、従来の駆動型フロッケ系には存在しない自発的なフロッケ状態の特徴である。
当社の定式化は, 時間超固体を表すU(1)$および時間変換対称性を破る, 自発フロケット状態, CES状態の特定の実現に応用する。
Truncated Wigner法を用いて,時間的FNGモードで支配されると理論的に予測される量子ゆらぎを数値的に計算し,シミュレーションと理論の間の顕著な一致を観察する。
これらの結果に基づき,時間的fngモードを観測するための実験手法を提案する。
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