論文の概要: Entropy Signatures of Collective Modes and Vortex Dynamics in Rotating Two--Dimensional Bose--Einstein Condensates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.24557v1
• Date: Mon, 27 Apr 2026 14:46:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 17:12:08.097619
• Title: Entropy Signatures of Collective Modes and Vortex Dynamics in Rotating Two--Dimensional Bose--Einstein Condensates
• Title（参考訳）: 回転する2次元ボース-アインシュタイン凝縮体における集合モードのエントロピー信号と渦ダイナミクス
• Authors: L. A. Machado, N. D. Chavda, B. Chatterjee, M. A. Caracanhas, B. Chakrabarti, A. Gammal, R. P. Sagar,
• Abstract要約: 対称な非調和トラップに閉じ込められた2次元回転するボース気体の非平衡ダイナミクスについて検討する。 ボルテックスフリーな構成からマルチチャージされた(巨大)渦に至る状態について検討した。 カオス分割は情報理論指標の顕著な増加を伴う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the nonequilibrium dynamics of a two-dimensional rotating Bose gas confined in a symmetric anharmonic trap, employing the multiconfigurational time-dependent Hartree method for bosons (MCTDHB). We study states ranging from vortex-free configurations to multicharged (giant) vortices, prepared by tuning the rotation frequency, and analyze their response to sudden interaction and trap quenches. In vortex-free states, interaction quenches induce regular breathing--like dynamics, whereas in the presence of giant vortices they lead to symmetry-breaking surface excitations. In contrast, trap deformations that excite quadrupole-like modes produce stable oscillations in vortex-free condensates but trigger rapid, irregular, and effectively chaotic splitting dynamics in multicharged vortices. To characterize these processes beyond conventional density and phase observables, we employ information-theoretic measures, including marginal and joint entropies, mutual information, and Kullback-Leibler (KL) divergence, supplemented by an angular-resolved KL measure that captures symmetry breaking and azimuthal localization. We find that chaotic splitting is accompanied by a pronounced growth of information-theoretic indicators, signaling the buildup of many-body correlations and increasing complexity in the system dynamics. Our results demonstrate the extreme sensitivity of giant vortices to excitation protocols and establish information-theoretic measures as a powerful framework to quantify correlations and complexity in rotating quantum gases.
• Abstract（参考訳）: 対称な非調和トラップに閉じ込められた2次元回転するボース気体の非平衡力学を, ボソンの時間依存性Haltree法(MCTDHB)を用いて検討した。 渦のない状態から、回転周波数を調整して調製した多電荷渦までの研究を行い、突然の相互作用やトラップクエンチに対する反応を分析した。 渦のない状態では、相互作用クエンチは通常の呼吸のようなダイナミクスを誘導するが、巨大渦の存在下では対称性を破る表面励起を引き起こす。 対照的に、四重極様モードを励起するトラップ変形は、渦フリー凝縮体において安定な振動を生じさせるが、急激で不規則で、マルチチャージされた渦において効果的にカオス的な分裂ダイナミクスを引き起こす。 これらの過程を従来の密度や位相オブザーバブルを超えて特徴づけるために,対称性の破れと方位定位を捉える角解KL測度によって補足された辺縁と関節のエントロピー,相互情報,KL(Kulback-Leibler)偏差などの情報理論測度を用いる。 カオス分割は情報理論的指標の顕著な増加を伴うことを示し、多体相関の蓄積とシステム力学の複雑さの増大を示唆する。 本研究は, 回転量子ガスの相関と複雑性を定量化するための強力な枠組みとして, 巨大渦の励起プロトコルに対する過度な感度を示し, 情報理論測度を確立した。

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