論文の概要: Prethermal gauge structure and surface growth in $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.12800v1
• Date: Tue, 14 Oct 2025 17:59:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-15 19:02:32.445579
• Title: Prethermal gauge structure and surface growth in $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theories
• Title（参考訳）: $\mathbb{Z}_2$格子ゲージ理論における予熱ゲージ構造と表面成長
• Authors: Lukas Homeier, Andrea Pizzi, Hongzheng Zhao, Jad C. Halimeh, Fabian Grusdt, Ana Maria Rey,
• Abstract要約: 数千の相互作用を持つ(2+1)$Dスピン系の平均場を数値的に研究する。 我々のモデルは量子シミュレーター用のテストベッドを提供し、Rydberg原子の大規模配列で直接実装可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0026426535710462316
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Universal aspects of thermalization in interacting many-body systems are typically challenging to derive microscopically, yet provide a powerful framework for understanding emergent phenomena. Here, we numerically study the mean-field dynamics of a $(2+1)$D spin system with thousands of spins and show that experimentally-feasible two-body Ising interactions can stabilize a prethermal $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge structure with dynamical matter, manifested by a gauge-invariant plateau with exponentially long lifetime. Eventually, the metastable prethermal $\mathbb{Z}_2$ gauge structure breaks down via a proliferation of Gauss' law defects, similar to bubble formation in false vacuum decay. In this regime, we discover spatio-temporal correlations described by a non-linear surface growth consistent with the $(1+1)$D Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) universality class. We benchmark our results in small systems against semi-classical discrete time Wigner approximation (DTWA) and exact diagonalization (ED), where the breakdown of DTWA signals the emergence of an extensive number of local symmetries that strongly influence the thermalization pathway. Our model provides a testbed for quantum simulators and is directly implementable in large-scale arrays of Rydberg atoms.
• Abstract（参考訳）: 相互作用する多体系の熱化の普遍的な側面は、通常、顕微鏡的に導出することは困難であるが、創発的な現象を理解するための強力な枠組みを提供する。 ここでは、数千のスピンを持つ$(2+1)$Dスピン系の平均場動力学を数値的に研究し、実験的に実現可能な2体イジング相互作用が、指数的に長寿命のゲージ不変プラトーによって表される熱水前の$\mathbb{Z}_2$ゲージ構造を安定化させることができることを示す。 最終的に準安定な$\mathbb{Z}_2$ゲージ構造は、偽真空崩壊における気泡形成と同様、ガウスの法則欠陥の増殖によって崩壊する。 この状態下では, 1+1 の$D Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) の普遍性クラスと整合した非線形表面成長によって記述される時空間相関が発見された。 本研究は, 半古典的離散時間ウィグナー近似 (DTWA) と正確な対角化 (ED) に対して, DTWAの分解は, 熱化経路に強く影響を及ぼす多数の局所対称性の出現を示唆するものである。 我々のモデルは量子シミュレーター用のテストベッドを提供し、Rydberg原子の大規模配列で直接実装可能である。

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