論文の概要: Observation of quantum thermalization restricted to Hilbert space fragments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.09517v2
- Date: Fri, 25 Oct 2024 22:18:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-29 16:00:42.297996
- Title: Observation of quantum thermalization restricted to Hilbert space fragments
- Title（参考訳）: ヒルベルト空間破片に制限された量子熱化の観測
- Authors: Luheng Zhao, Prithvi Raj Datla, Weikun Tian, Mohammad Mujahid Aliyu, Huanqian Loh,
- Abstract要約: 平衡外量子系は、初期状態の記憶を熱化または保持することが長年理解されてきたが、両方ではない。
ここでは、量子系における熱化とメモリの最初の共存を実現する。
結果は量子プロセッサや量子センサーにおける絡み合いのダイナミクスを制御するために応用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum thermalization occurs in a broad class of systems from elementary particles to complex materials. Out-of-equilibrium quantum systems have long been understood to either thermalize or retain memory of their initial states, but not both. Here we achieve the first coexistence of thermalization and memory in a quantum system, where we use both Rydberg blockade and facilitation in an atom array to engineer a fragmentation of the Hilbert space into exponentially many disjointed subspaces. We find that the kinetically constrained system yields quantum many-body scars arising from the $\mathbb{Z}_{2k}$ class of initial states, which generalizes beyond the $\mathbb{Z}_{2}$ scars previously reported in other quantum systems. When bringing multiple long-range interactions into resonance, we observe quantum thermalization restricted to Hilbert space fragments, where the thermalized system retains characteristics of the initial configuration. Intriguingly, states belonging to different subspaces do not thermalize with each other even when they have the same energy. Our work challenges established ideas of quantum thermalization while experimentally resolving the longstanding tension between thermalization and memory. These results may be applied to control entanglement dynamics in quantum processors and quantum sensors.
- Abstract（参考訳）: 量子熱化は、素粒子から複雑な物質まで幅広い種類の系で起こる。
平衡外量子系は、初期状態の記憶を熱化または保持することが長年理解されてきたが、両方ではない。
ここでは、Rydbergブロックとファシリテーションの両方を原子配列で使用し、ヒルベルト空間を指数関数的に多くの非連結部分空間に分解する。
運動論的に制約された系は、以前に他の量子系で報告された$\mathbb{Z}_{2}$スカーを超えて一般化する初期状態のクラス$\mathbb{Z}_{2k}$から生じる量子多体傷を生じる。
複数の長距離相互作用を共鳴させると、ヒルベルト空間の断片に制限された量子熱化が観測される。
興味深いことに、異なる部分空間に属する状態は、同じエネルギーを持つ場合でも互いに熱化しない。
我々の研究課題は、熱化と記憶の長年の緊張を実験的に解決しながら、量子熱化の考え方を確立した。
これらの結果は量子プロセッサや量子センサーにおける絡み合いのダイナミクスの制御に応用できる。
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