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/2402.10784v2
- Date: Fri, 22 Mar 2024 14:37:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-25 22:01:03.134381
- Title: Simultaneous symmetry breaking in spontaneous Floquet states: Floquet-Nambu-Goldstone modes, Floquet thermodynamics, and the time operator
- Title（参考訳）: 自発フロケット状態における同時対称性の破れ:フロケット-ナンブ-ゴールドストーンモード、フロケット熱力学および時間演算子
- Authors: Juan Ramón Muñoz de Nova, 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,ハミルトニアンのいくつかの対称性を同時に破壊する定常状態に対するナムブ・ゴールドストーン(NG)モードの量子化について述べる。
フォーマリズムをフロケ状態にまで拡張し、同時にいくつかの対称性を破り、ゴールドストーンの定理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の出現へと変換されることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 49.1574468325115
- 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 of the Nambu-Goldstone (NG) modes for a stationary state simultaneously breaking several symmetries of the Hamiltonian by invoking the generalized Gibbs ensemble, which enables 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 Floquet states simultaneously breaking several symmetries, finding that Goldstone theorem translates into the emergence of Floquet-Nambu-Goldstone (FNG) modes with zero quasi-energy. In the case of a spontaneous Floquet state, 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, since they conserve energy, spontaneous Floquet states can be shown to possess a conserved Floquet charge. Nevertheless, these also admit a thermodynamic description in terms of the Floquet enthalpy, the Legendre transform of the energy with respect to the Floquet charge. 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 at long times, observing a remarkable agreement between simulation and theory. Based on these results, we propose a feasible experimental scheme to observe the temporal FNG mode of the CES state.
- Abstract（参考訳）: 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, 定常状態におけるNambu-Goldstone (NG) モードの量子化について述べる。
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。
フォーマリズムをフロケ状態にまで拡張し、同時にいくつかの対称性を破り、ゴールドストーンの定理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)モードの出現へと変換されることを示した。
自発フロッケ状態の場合、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いて時間演算子の稀な実現を提供する。
さらに、それらはエネルギーを保存しているため、自発フロケット状態は保存フロケット電荷を持つことを示すことができる。
それにもかかわらず、これらはフロケのエンタルピー(Floquet enthalpy)、つまり、フロケの電荷に対するエネルギーのレジェンド変換(Regendre transform)という観点からの熱力学的な記述も含んでいる。
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。
本稿では,Truncated Wigner法を用いて量子ゆらぎを数値的に計算し,その量子揺らぎは時間的FNGモードによって長期にわたって支配されると理論的に予測し,シミュレーションと理論の顕著な一致を観察する。
これらの結果に基づいて,CES状態の時間的FNGモードを観測するための有意義な実験手法を提案する。
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