論文の概要: Universal Speed Limit in a Far-from-Equilibrium Bose Gas: Symmetry and Dynamical Decoherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.11895v1
• Date: Tue, 12 May 2026 10:08:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-13 21:48:56.787098
• Title: Universal Speed Limit in a Far-from-Equilibrium Bose Gas: Symmetry and Dynamical Decoherence
• Title（参考訳）: 極端平衡ボースガスにおける普遍速度限界:対称性と動的デコヒーレンス
• Authors: Jun-Cheng Liang, Bo Chen,
• Abstract要約: 量子系における普遍振幅$C$の最初のパラメータフリー予測を示す。 そこで, 強相関非平衡系の輸送係数を予測するための新しいパラダイムが確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.4646371814317134
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Predicting universal transport coefficients in far-from-equilibrium quantum systems remains a fundamental challenge. A paradigmatic example is the non-thermal fixed point (NTFP) of isolated Bose gases, where coherence spreads as $\ell^2(t) = C\hbar t/m$ with a universal constant $C$. While the scaling exponent $z=2$ is well established, the amplitude $C$ has remained elusive because the underlying particle cascade $n(k)\sim k^{-4}$ leads to a divergent kinetic energy, threatening the very existence of a constant speed limit. Here we resolve this paradox and present the first analytical, parameter-free prediction of a universal amplitude $C$. A deep interplay between symmetry and dissipation is uncovered. The emergent weak U(1) symmetry at the NTFP enforces a conserved total current, forcing the low-energy phase dynamics to obey a diffusive Langevin equation with noise entering as the divergence of a stochastic current. This structure, combined with dynamical decoherence of high-momentum modes, yields a universal power-law momentum distribution $\tilde{f}(v)\sim(1+v^2)^{-3}$ (with $v=k\ell$) that naturally regularizes the ultraviolet divergence. From this, a parameter-free geometric baseline $C=3$ is obtained, independent of microscopic details. The experimental value $C=3.4(3)$ [Martirosyan et al., Nature 647, 608 (2025)] is then shown to be quantitatively consistent with universal logarithmic corrections arising from a marginally irrelevant coupling at the fixed point. A new paradigm is thus established for predicting transport coefficients in strongly correlated non-equilibrium systems: symmetry constraints determine the low-energy effective theory, dynamical decoherence provides a natural ultraviolet completion, and scaling analysis delivers testable predictions moving beyond scaling exponents to quantitative amplitude prediction.
• Abstract（参考訳）: 遠方平衡量子系における普遍輸送係数の予測は、依然として根本的な課題である。 パラダイム的な例として、孤立ボース気体の非熱的固定点 (NTFP) があり、コヒーレンスは$\ell^2(t) = C\hbar t/m$ として普遍定数$C$ として広がる。 スケーリング指数 $z=2$ は十分に確立されているが、基底となる粒子のカスケード $n(k)\sim k^{-4}$ が運動エネルギーを分散させ、一定の速度制限の存在を脅かすため、振幅 $C$ は解明されていない。 ここでは、このパラドックスを解き、普遍振幅$C$の最初の解析的でパラメータフリーな予測を提示する。 対称性と散逸の深い相互作用が明らかになる。 NTFP における創発的弱 U(1) 対称性は、保存された全電流を強制し、低エネルギー相のダイナミクスは、確率電流の分岐としてノイズが入る拡散ランゲヴィン方程式に従うことを強制する。 この構造と高モメンタムモードの動的デコヒーレンスが組み合わさって、紫外線の発散を自然に正則化する普遍的なパワー-ロー運動量分布 $\tilde{f}(v)\sim(1+v^2)^{-3}$ ($v=k\ell$) が得られる。 このことから、パラメータフリーな幾何ベースラインである$C=3$が、顕微鏡の詳細とは無関係に得られる。 実験値$C=3.4(3)$ [Martirosyan et al , Nature 647, 608 (2025)] は、固定点における無関係結合から生じる普遍対数補正と定量的に一致していることが示される。 対称性制約によって低エネルギー効果理論が決定され、動的デコヒーレンスによって自然な紫外線が完成し、スケール分析によって指数のスケーリングを超えて定量的な振幅予測を行う。

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