論文の概要: The (PXP)$^2$ model: long-range quantum scars in optical cavities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.02246v1
• Date: Thu, 02 Oct 2025 17:33:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-03 16:59:21.255451
• Title: The (PXP)$^2$ model: long-range quantum scars in optical cavities
• Title（参考訳）: PXP)$^2$モデル:光学キャビティにおける長距離量子傷
• Authors: Hossein Hosseinabadi, Riccardo J. Valencia-Tortora, Aleksandr N. Mikheev, Darrick E. Chang, Johannes Zeiher, Roderich Moessner, Jamir Marino,
• Abstract要約: Rydberg-cavityシステムは量子シミュレーションと量子情報処理のための有望なプラットフォームとして登場している。 本研究では,このようなシステムに対して,最小限かつスケーラブルなモデルを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.77676777949295
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Rydberg-cavity systems are emerging as promising platforms for quantum simulation and quantum information processing. These hybrid architectures combine two complementary interaction mechanisms: cavity photons mediate collective long-range couplings, while Rydberg excitations generate strong short-range interactions. Together, they offer a setting for engineering many-body phases characterized by a hierarchy of interactions across widely different length scales. In this work, we introduce a minimal and scalable model for such systems. Focusing on the strong Rydberg blockade regime, we restrict the Hilbert space to the subspace enforced by the blockade, yielding a kinetically constrained long-range model in one spatial dimension. This approach both captures the physics of Rydberg-cavity experiments in the regime of strong Rydberg interactions and provides a conceptually transparent framework for studying the interplay of long-range and short-range interactions. At equilibrium, in addition to paramagnetic and N\'eel-ordered phases, the system supports a blockaded ferromagnetic/superradiant phase, distinct from the conventional superradiant phase. Out of equilibrium, we identify long-range quantum many-body scars, which are atypical nonthermal eigenstates that evade the eigenstate thermalization hypothesis, and giving rise to slow entanglement growth. In contrast to the linear-in-time entanglement growth characteristic of short-range scarred models, these long-range scars exhibit logarithmic entanglement dynamics. Our results establish a minimal yet versatile framework for Rydberg-cavity systems, and provide a stepping stone for future theoretical and experimental studies of this frontier platform in quantum many-body physics.
• Abstract（参考訳）: Rydberg-cavityシステムは量子シミュレーションと量子情報処理のための有望なプラットフォームとして登場している。 これらのハイブリッドアーキテクチャは2つの相補的な相互作用機構を組み合わせる:空洞光子は集合長距離結合を媒介し、一方、ライドバーグ励起は強い短距離相互作用を生成する。 同時に、幅広い長さのスケールにわたる相互作用の階層構造を特徴とする多体位相の工学的設定を提供する。 本研究では,このようなシステムに対して,最小限かつスケーラブルなモデルを導入する。 強いリードベルク封鎖系に着目して、ヒルベルト空間をブロックによって強制される部分空間に制限し、ある空間次元における運動的に制約された長距離モデルを生み出す。 このアプローチはどちらも、強いリドベルク相互作用の体制におけるリドベルク-キャビティ実験の物理学を捉え、長距離および短距離相互作用の相互作用を研究するための概念的に透明な枠組みを提供する。 平衡では、常磁性相とN\'eel配位相に加えて、従来の超放射能相とは異なる強磁性/超放射能相が遮蔽される。 平衡から、固有状態熱化仮説を回避する非定型的非熱的固有状態である長距離量子多体傷を同定し、ゆっくりと絡み合う成長を引き起こす。 短距離スカーレッドモデルの線形時間エンタングルメント成長特性とは対照的に、これらの長距離スカーは対数的エンタングルメントダイナミクスを示す。 本研究は,Rydberg-Cavity系の最小かつ汎用的なフレームワークを構築し,量子多体物理学におけるこのフロンティアプラットフォームの理論的および実験的研究の足掛かりとなる。

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