論文の概要: Direct Visualization of Relativistic Quantum Scars
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.10675v1
- Date: Mon, 16 Sep 2024 19:18:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-18 18:50:48.036870
- Title: Direct Visualization of Relativistic Quantum Scars
- Title（参考訳）: 相対論的量子スカーの直接可視化
- Authors: Zhehao Ge, Anton M. Graf, Joonas Keski-Rahkonen, Sergey Slizovskiy, Peter Polizogopoulos, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Ryan Van Haren, David Lederman, Vladimir I. Fal'ko, Eric J. Heller, Jairo Velasco Jr,
- Abstract要約: 量子スカー(quantum scars)は、不安定な古典周期軌道(POs)に沿った確率密度が高められた固有状態を指す。
40年前に初めて予測された傷痕は、古典的な相互作用がカオスである量子系においてエルゴード性に反する特別な固有状態である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15937412565239586
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum scars refer to eigenstates with enhanced probability density along unstable classical periodic orbits (POs). First predicted 40 years ago, scars are special eigenstates that counterintuitively defy ergodicity in quantum systems whose classical counterpart is chaotic. Despite the importance and long history of scars, their direct visualization in quantum systems remains an open field. Here we demonstrate that, by using an in-situ graphene quantum dot (GQD) creation and wavefunction mapping technique, quantum scars are imaged for Dirac electrons with nanometer spatial resolution and meV energy resolution with a scanning tunneling microscope. Specifically, we find enhanced probability densities in the form of lemniscate-shaped and streak-like patterns within our stadium-shaped GQDs. Both features show equal energy interval recurrence, consistent with predictions for relativistic quantum scars. By combining classical and quantum simulations, we demonstrate that the observed patterns correspond to two unstable POs that exist in our stadium-shaped GQD, thus proving they are both quantum scars. In addition to providing the first unequivocal visual evidence of quantum scarring, our work offers insight into the quantum-classical correspondence in relativistic chaotic quantum systems and paves the way to experimental investigation of other recently proposed scarring species such as perturbation-induced scars, chiral scars, and antiscarring.
- Abstract（参考訳）: 量子スカー(quantum scars)は、不安定な古典周期軌道(POs)に沿った確率密度が高められた固有状態を指す。
40年前に最初に予測された傷痕は、古典的な相互作用がカオスである量子系のエルゴード性に逆らう特別な固有状態である。
傷跡の重要性と長い歴史にもかかわらず、それらの量子系における直接可視化は依然としてオープンフィールドである。
In-situ graphene quantum dot (GQD) の生成と波動関数マッピング技術を用いて、ナノメートルの空間分解能とMeVのエネルギー分解能を持つディラック電子に対して、走査トンネル顕微鏡を用いて量子傷を画像化する。
具体的には, スタジアム形状のGQDにおいて, レニスケート形状およびストリーク様パターンの形で, 確率密度の増大が認められた。
どちらの特徴も、相対論的量子傷の予測と一致する等エネルギー間隔の繰り返しを示す。
古典的および量子シミュレーションを組み合わせることで、観測されたパターンはスタジアム形状のGQDに存在する2つの不安定なPOに対応し、どちらも量子的傷であることを示す。
我々の研究は、量子スカーリングの明確な視覚的証拠を提供するだけでなく、相対論的カオス量子システムにおける量子-古典的対応に関する洞察を提供し、摂動誘起傷、カイラル傷、アンチスカーリングなど、最近提案された他のスカーリング種の実験的研究への道を開く。
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