論文の概要: Certain BCS wavefunctions are quantum many-body scars

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.13651v1
• Date: Wed, 20 Nov 2024 19:00:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-22 15:17:39.401036
• Title: Certain BCS wavefunctions are quantum many-body scars
• Title（参考訳）: BCS波動関数は量子多体散乱である
• Authors: Kiryl Pakrouski, Zimo Sun,
• Abstract要約: フェルミオン格子モデルにおける多体散乱状態を構築する方法を提案する。 この状態は常に「ペアリングポテンシャル」のような相関を加えて基底状態にすることができる。 BCS基底状態とその上の励起は、ヒルベルト空間の他の部分から動的に切り離された多体傷であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We provide a method for constructing many-body scar states in fermionic lattice models that incorporate a given type of correlations with one of the states maximizing them over the full Hilbert space. Therefore this state may always be made the ground state by adding such correlations as a "pairing potential" $\delta H_0$ to any Hamiltonian $H=H_0+OT$ supporting group-invariant scars [arXiv:2007.00845]. In case of single-flavour spin-full fermions the ground state is a special case of the BCS wavefunction written in real space and invariant under any site index relabelling. For multi-orbital fermions this state also resembles BCS but includes higher order terms corresponding to "pairing" of more than two fermions. The broad class of eligible Hamiltonians $H$ is well documented [arXiv:2007.00845],[arXiv:2106.10300] and includes many conventional condensed matter interactions. The part of the Hamiltonian $(H_0+\delta H_0)$ that governs the exact dynamics of the scar subspace coincides with the BCS mean-field Hamiltonian. We therefore show that its BCS ground state and the excitations above it are many-body scars that are dynamically decoupled from the rest of the Hilbert space and thereby protected from thermalization. These states are insensitive to a variety of $OT$ Hamiltonian terms that among others include interactions and (spin-orbit) hoppings. Our results point out a connection between the fields of superconductivity and weak ergodicity breaking (many-body scars) and will hopefully encourage further investigations. They also provide the first practical protocol to initialize a fermionic system to a scar state in (a quantum simulator) experiment.
• Abstract（参考訳）: フェルミオン格子モデルにおいて、フルヒルベルト空間上でそれらを最大化する状態の1つと与えられた種類の相関を組み込んだ多体スカー状態を構築する方法を提案する。 したがって、この状態は常に「ペアリングポテンシャル」$\delta H_0$ のような相関関係を任意のハミルトン的 $H=H_0+OT$ に付加することで基底状態にすることができる(arXiv:2007.00845]。 単香スピンフルフェルミオンの場合、基底状態はBCS波動関数の特別な場合であり、実空間で書かれ、任意のサイトインデックスの緩和の下で不変である。 多軌道フェルミオンの場合、この状態はBCSと似ているが、2つ以上のフェルミオンの「ペアリング」に対応する高次項を含む。 ハミルトニアンの広いクラスの$H$は[arXiv:2007.00845],[arXiv:2106.10300]として十分に文書化されており、多くの従来の凝縮物質相互作用を含んでいる。 ハミルトニアン $(H_0+\delta H_0)$ の部分で、スカー部分空間の正確な力学は、BCS平均場ハミルトニアンと一致する。 したがって、BCSの基底状態とその上の励起は、ヒルベルト空間の他の部分から動的に切り離され、熱化から保護される多体傷であることを示す。 これらの状態は、相互作用や(スピン軌道)ホッピングを含む様々な$OT$ハミルトン項に無関心である。 以上の結果から,超伝導の磁場と弱いエルゴディディディティ破壊(多体傷)の関係が指摘され,さらなる研究が望まれる。 また、(量子シミュレータ)実験において、フェルミオン系をスカー状態に初期化する最初の実用的なプロトコルも提供する。

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