論文の概要: Universal quantum melting of quasiperiodic attractors in driven-dissipative cavities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.03764v1
• Date: Fri, 04 Jul 2025 18:26:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-08 15:46:34.868581
• Title: Universal quantum melting of quasiperiodic attractors in driven-dissipative cavities
• Title（参考訳）: 駆動散逸キャビティにおける準周期誘引子の普遍的量子融解
• Authors: Caroline Nowoczyn, Ludwig Mathey, Kilian Seibold,
• Abstract要約: 我々はリンドブラッドのマスター方程式形式論の中で極限トーラスの量子記述を開発する。 量子-古典遷移におけるシステムの解析を行う。 この結果から, 限界トーラスの量子融解は, 非平衡臨界現象として確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Nonlinear classical mechanics has established countless intriguing and profound phenomena. These include limit tori defined by toroidal attractors that support quasiperiodic motion of at least two incommensurate frequencies. Here we address the question, whether and how such phenomena persist in open quantum systems. We develop a quantum description of limit tori within the Lindblad master-equation formalism for a system of two coupled driven-dissipative Kerr cavities. Using the spectral theory of the Liouvillian and the truncated Wigner approximation, we analyze the system across the quantum-to-classical transition. In the classical limit, we identify two pairs of purely imaginary Liouvillian eigenvalues, corresponding to persistent quasiperiodic modes of the limit torus. Quantum fluctuations induce small negative real parts to these eigenvalues, giving rise to finite lifetimes of these modes. The corresponding Liouvillian gaps vanish algebraically in the classical limit. This behavior signals a genuine continuous dynamical phase transition, marked by the spontaneous breaking of time-translational symmetry. Analysis of individual quantum trajectories reveals quantum-fluctuation-induced dephasing as the primary mechanism behind this "quantum melting" of the torus. We quantify this dephasing using a circular-variance-based order parameter, revealing universal scaling with both system size and time. These scaling laws are robust and independent of microscopic parameters. Our results establish the quantum melting of limit tori as a distinct non-equilibrium critical phenomenon and provide concrete signatures for experimental observation in trapped ions and superconducting circuits.
• Abstract（参考訳）: 非線形古典力学は、無数の興味と深い現象を確立している。 これには、少なくとも2つの非共振周波数の準周期運動をサポートするトロイダル引力によって定義される極限トーリが含まれる。 ここでは、そのような現象がオープン量子系に持続するかどうかという問題に対処する。 我々は、2つの結合された駆動散逸Kerrキャビティの系に対するリンドブラッドマスター方程式形式論において極限トーラスの量子記述を開発する。 リウヴィリアンのスペクトル理論とトルーキャットされたウィグナー近似を用いて、量子-古典遷移の系を解析する。 古典的極限では、極限トーラスの持続的な準周期モードに対応する、純粋に想像的なリウヴィリア固有値のペアを2つ同定する。 量子揺らぎはこれらの固有値に対して小さな負の実部を誘導し、これらのモードの有限寿命を生じる。 対応するリウヴィリアのギャップは古典的極限において代数的に消える。 この挙動は、時間-翻訳対称性の自発的な破れを特徴とする、真の連続的な動的相転移を示す。 個々の量子軌道の解析により、トーラスの「量子融解」の背後にある主要なメカニズムとして、量子ゆらぎによって引き起こされる劣化が明らかになる。 我々は,このデファスティングを円分散に基づく順序パラメータを用いて定量化し,システムサイズと時間の両方で普遍的なスケーリングを明らかにする。 これらのスケーリング法則は堅牢であり、顕微鏡パラメータとは無関係である。 本研究は, トリの量子融解を非平衡臨界現象として確立し, 閉じ込められたイオンおよび超伝導回路における実験観測のための具体的なシグネチャを提供する。

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