論文の概要: Emergence of Fermi's Golden Rule in the Probing of a Quantum Many-Body System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.14867v1
- Date: Thu, 20 Feb 2025 18:59:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-21 14:26:34.693489
- Title: Emergence of Fermi's Golden Rule in the Probing of a Quantum Many-Body System
- Title（参考訳）: 量子多体系の探究におけるフェルミの黄金律の出現
- Authors: Jianyi Chen, Songtao Huang, Yunpeng Ji, Grant L. Schumacher, Alan Tsidilkovski, Alexander Schuckert, Gabriel G. T. Assumpção, Nir Navon,
- Abstract要約: 量子多体系におけるフェルミの黄金規則(FGR)の出現と崩壊を観察する。
本結果は,線形応答理論を量子多体系の分光に応用するための青写真を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.40737096974622
- License:
- Abstract: Fermi's Golden Rule (FGR) is one of the most impactful formulas in quantum mechanics, providing a link between easy-to-measure observables - such as transition rates - and fundamental microscopic properties - such as density of states or spectral functions. Its validity relies on three key assumptions: the existence of a continuum, an appropriate time window, and a weak coupling. Understanding the regime of validity of FGR is critical for the proper interpretation of most spectroscopic experiments. While the assumptions underlying FGR are straightforward to analyze in simple models, their applicability is significantly more complex in quantum many-body systems. Here, we observe the emergence and breakdown of FGR, using a strongly interacting homogeneous spin-$1/2$ Fermi gas coupled to a radio-frequency (rf) field. Measuring the transition probability into an outcoupled internal state, we map the system's dynamical response diagram versus the rf-pulse duration $t$ and Rabi frequency $\Omega_0$. For weak drives, we identify three regimes: an early-time regime where the transition probability takes off as $t^2$, an intermediate-time FGR regime, and a long-time non-perturbative regime. Beyond a threshold Rabi frequency, Rabi oscillations appear. Our results provide a blueprint for the applicability of linear response theory to the spectroscopy of quantum many-body systems.
- Abstract（参考訳）: フェルミの黄金律(FGR)は量子力学において最も影響力のある公式の1つであり、遷移速度のような容易に測定できる可観測物と、状態密度やスペクトル関数のような基本的な微視的性質のリンクを提供する。
その妥当性は、連続体の存在、適切な時間窓、弱い結合という3つの重要な仮定に依存している。
FGRの正当性を理解することは、ほとんどの分光実験の適切な解釈に不可欠である。
FGRの基礎となる仮定は単純なモデルで簡単に解析できるが、量子多体系では適用性が著しく複雑である。
ここでは、FGRの出現と崩壊を、高周波(rf)磁場に結合した強い相互作用を持つ均質スピン-1/2$フェルミガスを用いて観察する。
外部結合した内部状態への遷移確率を測定することで、rfパルス時間$t$とRabi周波数$\Omega_0$に対してシステムの動的応答図をマッピングする。
弱い駆動の場合、遷移確率が$t^2$、中間時間FGR、長期非摂動状態の3つの状態を特定する。
しきい値のRabi周波数を超えると、Rabiの振動が現れる。
本結果は,線形応答理論を量子多体系の分光に応用するための青写真を提供する。
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