論文の概要: Verified Universal Breakdown of Kibble-Zurek Scaling in Fast Quenches

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.06841v1
• Date: Sat, 07 Jun 2025 15:44:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-10 16:33:10.512852
• Title: Verified Universal Breakdown of Kibble-Zurek Scaling in Fast Quenches
• Title（参考訳）: 高速クエンチにおけるキブルズルークスケーリングの普遍的破壊の検証
• Authors: Xinxin Rao, Yang Liu, Mingshen Li, Teng Liu, Huabi Zeng, Le Luo,
• Abstract要約: 十分に高速なクエンチの下では、欠陥密度と凍結時間がクエンチ速度から独立し、クエンチ範囲と普遍的にスケールする。 本研究では,Landau-Zenerモデルと1D Rice-Meleモデルにおける高速量子クエンチをシミュレートするために,単一イオン量子ビットを用いてこの予測を実験的に検証した。 以上の結果から, 高速クエンチ下でのKZMの普遍性低下が予測されたことの直接的実験的証拠が得られた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.6346110224938375
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Kibble-Zurek mechanism (KZM) predicts that when a system is driven through a continuous phase transition, the density of topological defects scales universally with the quench rate. Recent theoretical work [H.-B. Zeng \textit{et al.}, \textit{Phys. Rev. Lett.} \textbf{130}, 060402 (2023)] has challenged this picture, showing that under sufficiently fast quenches, both the defect density and freezing time become independent of the quench rate and instead scale universally with the quench range. Here, we experimentally test this prediction using a single trapped-ion qubit to simulate fast quantum quenches in the Landau-Zener and 1D Rice-Mele models. We identify a critical quench rate \( v_c \) that scales with the quench range \( \delta_{\max} \), separating two distinct dynamical regimes. In the Rice-Mele model, for \( v < v_c \), the defect density follows the KZM scaling \( \sim v^{1/2} \); for \( v > v_c \), it exhibits a universal scaling \( \sim \delta_{\max} \), independent of the quench rate. Our results provide direct experimental evidence of the predicted breakdown of KZM universality under fast quenches.
• Abstract（参考訳）: キブル・ズレック機構(KZM)は、系が連続的な相転移によって駆動されると、トポロジカル欠陥の密度はクエンチ速度とともに普遍的にスケールする、と予測する。 最近の理論的研究[H。 -B。 Zeng \textit{et al }, \textit{Phys。 レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・ } \textbf{130}, 060402 (2023)] はこの図に挑戦し、十分に高速なクエンチでは欠陥密度と凍結時間の両方がクエンチ速度から独立し、クエンチ範囲と普遍的にスケールすることを示した。 本稿では,Landau-Zenerモデルと1D Rice-Meleモデルにおける高速量子クエンチをシミュレートするために,単一イオン量子ビットを用いてこの予測を実験的に検証する。 臨界クエンチ速度 \(v_c \) は、クエンチ範囲 \( \delta_{\max} \) とスケールし、2つの異なる力学系を分離する。 ライス・ミールモデルでは、( v < v_c \) に対して、欠陥密度は KZM スケーリング \( \sim v^{1/2} \); に対して \( v > v_c \) に従っており、クエンチ速度に依存しない普遍的なスケーリング \( \sim \delta_{\max} \) を示す。 以上の結果から, 高速クエンチ下でのKZMの普遍性低下が予測されたことの直接的実験的証拠が得られた。

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