論文の概要: Real-time scattering and freeze-out dynamics in Rydberg-atom lattice gauge theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.06639v1
• Date: Fri, 08 Aug 2025 18:36:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.4844
• Title: Real-time scattering and freeze-out dynamics in Rydberg-atom lattice gauge theory
• Title（参考訳）: ライドバーグ-原子格子ゲージ理論におけるリアルタイム散乱とフリーズアウトダイナミクス
• Authors: De-Sheng Xiang, Peng Zhou, Chang Liu, Hao-Xiang Liu, Yao-Wen Zhang, Dong Yuan, Kuan Zhang, Biao Xu, Marcello Dalmonte, Dong-Ling Deng, Lin Li,
• Abstract要約: 1+1)次元U(1)ゲージ理論における実時間散乱とフリーズアウトダイナミクスを観察する。 我々の研究は、非摂動ゲージ力学を探索するための高分解能なアプローチを確立している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.249431983970567
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Understanding the non-equilibrium dynamics of gauge theories remains a fundamental challenge in high-energy physics. Indeed, most large scale experiments on gauge theories intrinsically rely on very far-from equilibrium dynamics, from heavy-ion to lepton and hadron collisions, which is in general extremely challenging to treat ab initio. Quantum simulation holds intriguing potential in tackling this problem and pioneering experiments have observed different characteristic features of gauge theories, such as string breaking and false vacuum decay. Here, using a programmable Rydberg atom array, we observe real-time scattering and freeze-out dynamics in a (1+1)-dimensional U(1) lattice gauge theory. Through spatiotemporal Hamiltonian engineering, we demonstrate dynamical confinement-deconfinement transitions, revealing string fragmentation and symmetry restoration during quenches. We track scattering processes with single-site resolution across a range of parameter regimes. Utilizing a double quench protocol, we observe dynamical freeze-out: upon quenching the Hamiltonian after scattering, despite the injection of an extensive energy, the system evolution -- in terms of both low-order correlations and entanglement -- freezes, effectively stabilizing a highly correlated equilibrium state -- a situation that reminisces that of collisions between heavy ions. Our work establishes a high-resolution approach for probing non-perturbative gauge dynamics, opening alternative pathways toward studying far-from-equilibrium phenomena in high-energy physics.
• Abstract（参考訳）: ゲージ理論の非平衡力学を理解することは、高エネルギー物理学の基本的な課題である。 実際、ゲージ理論に関するほとんどの大規模な実験は、本質的には重イオンからレプトンやハドロン衝突まで、非常に遠方の平衡力学に依存しており、一般にアブイニシアトを扱いにくい。 量子シミュレーションはこの問題に取り組む上で興味深い可能性を持ち、先駆的な実験では弦の破れや真空崩壊のようなゲージ理論の異なる特性を観察している。 ここでは、プログラム可能なRydberg原子アレイを用いて、(1+1)次元のU(1)格子ゲージ理論におけるリアルタイム散乱とフリーズアウトダイナミクスを観察する。 時空間ハミルトニアン工学を通して、動的閉じ込め-分解遷移を示し、クエンチ中の弦の断片化と対称性の復元を明らかにする。 パラメータの多岐にわたる単一部位分解能の散乱過程を追尾する。 散乱後にハミルトニアンを焼成すると、系の進化(低次相関と絡み合いの両方の観点から)は凍結し、高相関平衡状態(重イオン間の衝突を思い出す)を効果的に安定化する。 我々の研究は、高エネルギー物理学において、非摂動ゲージダイナミクスを探索するための高分解能なアプローチを確立し、遠方平衡現象を研究するための代替経路を開く。

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