論文の概要: Novel ground states and emergent quantum many-body scars in a two-species Rydberg atom array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.15965v1
- Date: Wed, 28 Aug 2024 17:36:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-29 15:09:00.902734
- Title: Novel ground states and emergent quantum many-body scars in a two-species Rydberg atom array
- Title（参考訳）: 2種のRydberg原子配列における新しい基底状態と創発的量子多体傷
- Authors: Lei-Yi-Nan Liu, Shun-Yao Yu, Shi-Rong Peng, Jie Sheng, Su Yi, Peng Xu, Shou-Shu Gong, Tao Shi, Jian Cui,
- Abstract要約: ライドバーグ原子配列は量子シミュレーションと量子計算のための魅力的なプラットフォームとして確立されている。
光学的ツイーザーアレイを用いた2種の原子のトラップと制御の最近の発展により、より複雑な相互作用がもたらされた。
従来のコールド原子プラットフォームには存在しない新しい量子状態がいくつか見つかる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.501699961650854
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Rydberg atom array has been established as one appealing platform for quantum simulation and quantum computation. Recent experimental development of trapping and controlling two-species atoms using optical tweezer arrays has brought more complex interactions in this game, enabling much versatile novel quantum states and phenomena to emerge and thus leading to a growing need for both theoretical and numerical investigations in this regard. In this paper we systematically calculate the ground state phase diagram of alternating two-species atom array and find some novel quantum states that cannot exist in traditional cold-atom platforms, for instance the period $4$ product state $|1100\rangle^{\otimes m}$, the period $6$ product state $|111000\rangle^{\otimes m}$ and order-disorder separation phase. We also confirm the existence of floating phase, however, in this system it has to be described by two interacting bosonic fields whereas that in the single species Rydberg atom array can be understood as free bosons. More interestingly, in the quench dynamics we discover a type of new quantum many-body scar distinct from that previous found in single species atoms which is explained by low-energy effective theory of the PXP model. Instead, the underlying physics of the newly found quantum many-body scar can be described by a perturbation theory spanning the whole energy spectrum. Detailed analysis on how to experimentally prepare these states and observe the phenomena is provided. Numerical evidence shows that the proposed scheme is robust against typical experimentally relevent imperfections and thus it is implementable. Our work opens new avenue for quantum simulating novel quantum many-body states both in and out of equilibrium arising from the interplay of competing interactions of different atom species and quantum fluctuations.
- Abstract（参考訳）: ライドバーグ原子配列は量子シミュレーションと量子計算のための魅力的なプラットフォームとして確立されている。
光学的ツイーザーアレイを用いた2種の原子のトラップと制御の最近の実験的開発は、このゲームにおいてより複雑な相互作用をもたらし、非常に多目的な新しい量子状態と現象が出現し、この点における理論的および数値的な研究の必要性が高まっている。
本稿では,2種の原子配列を交互に交互に扱う基底状態相図を体系的に計算し,従来の冷間原子系では存在しない新しい量子状態を見出す。例えば,4$積状態 $|1100\rangle^{\otimes m}$,6$積状態 $|111000\rangle^{\otimes m}$,および秩序分離相。
浮遊相の存在も確認するが、この系では2つの相互作用するボゾン場によって記述されなければならないが、一方、単一種であるRydberg atom arrayは自由ボソンとして理解することができる。
より興味深いことに、クエンチ力学において、PXPモデルの低エネルギー有効理論によって説明される単一種原子で以前のものと異なる新しい量子多体散乱が発見された。
代わりに、新たに発見された量子多体傷の基盤となる物理学は、全エネルギースペクトルにまたがる摂動理論によって説明できる。
これらの状態を実験的に準備し、その現象を観察する方法に関する詳細な分析が提供される。
数値的な証拠は、提案手法が典型的に実験的に不完全を再現することに対して頑健であり、実装可能であることを示している。
我々の研究は、異なる原子種の相互作用と量子ゆらぎの相互作用の相互作用から生じる平衡内と外両方の新しい量子多体状態の量子シミュレーションのための新しい道を開く。
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