論文の概要: Observation of Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking in a Dephased Fermi Gas

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.16137v1
• Date: Fri, 17 Apr 2026 15:09:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-20 22:00:19.971877
• Title: Observation of Strong-to-Weak Spontaneous Symmetry Breaking in a Dephased Fermi Gas
• Title（参考訳）: 脱相フェルミガス中における強弱自発対称性の破断の観測
• Authors: Si Wang, Thomas G. Kiely, Dorothee Tell, Johannes Obermeyer, Marnix Barendregt, Petar Bojović, Philipp M. Preiss, Abhijat Sarma, Titus Franz, Matthew P. A. Fisher, Cenke Xu, Immanuel Bloch,
• Abstract要約: 強弱自然対称性破壊(SW-SSB)の最初の実験的観察を報告した。 SW-SSBは混合量子状態の急激な遷移であり、密度行列内の任意の可観測線型には見えない。 我々はランダウの対称性のパラダイムを現実の非コヒーリング量子デバイスの体系に拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9337393912490697
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Symmetry-based classification of quantum phases of matter is one of the most foundational organizing principles in physics; however, an analogous framework for mixed, decohered quantum states has only begun to emerge. A central new concept is strong-to-weak spontaneous symmetry breaking (SW-SSB), a sharp transition in mixed quantum states that is invisible to any observable linear in the density matrix and that has since been predicted across a broad class of open and monitored quantum systems. It also provides a unifying language for phenomena as disparate as the decodability of topological quantum memories and the emergence of classical hydrodynamics from decohered quantum dynamics. Here we report the first experimental observation of SW-SSB, in dephased single-component fermionic matter imaged by a quantum gas microscope. A quantum-classical estimator built on a machine-learned Gaussian reference state gives direct access to the nonlinear Rényi-1 and Rényi-2 correlators that diagnose SW-SSB, and reveals long-range Rényi order in the dephased Fermi liquid. Adding a commensurate superlattice drives the underlying fermions through a metal-to-insulator transition that, after full dephasing, manifests as a sharp SW-SSB phase transition. Our results uncover the symmetry principle behind information-theoretic transitions in open quantum systems, and extend Landau's symmetry paradigm into the regime of real, decohering quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 対称性に基づく物質の量子相の分類は物理学における最も基礎的な組織原理の1つであるが、混合された非コヒーレントな量子状態のための類似の枠組みが出現し始めた。 中心的な新しい概念は強弱自然対称性の破れ(SW-SSB)であり、これは混合量子状態の急激な遷移であり、密度行列内の任意の観測可能な線形には見えない。 また、トポロジカル量子メモリの陰極性や、デコヒード量子力学からの古典的流体力学の出現など、現象を統一する言語を提供する。 本稿では,量子ガス顕微鏡で観察した脱相単成分フェルミオン性物質におけるSW-SSBの初めての実験的観察について報告する。 機械学習したガウスの基準状態上に構築された量子古典的推定器は、SW-SSBを診断する非線形レニイ-1とレニイ-2の相関子に直接アクセスし、脱相フェルミ液体中で長距離レニイ位を明らかにする。 コメンシュレート超格子を添加すると、下層のフェルミオンは金属-絶縁体遷移を駆動し、完全に劣化した後、鋭いSW-SSB相転移として現れる。 我々の結果は、オープン量子系における情報理論遷移の背景にある対称性の原理を明らかにし、ランドーの対称性のパラダイムを実際の非コヒーリング量子デバイスの状態へと拡張する。

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