論文の概要: Many-Body Correlations in Phase-Space Microscopes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.03112v1
- Date: Mon, 02 Nov 2026 13:31:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-06 13:16:41.03498
- Title: Many-Body Correlations in Phase-Space Microscopes
- Title（参考訳）: 位相空間顕微鏡における多体相関
- Abstract要約: 位相空間顕微鏡(PSM)は、位置と運動量のジョイント単発計測を可能にして、量子ガス顕微鏡を拡張している。
PSMは、位置と運動量の両方から隠された絡み合いを含む量子状態に関する貴重な洞察を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.024084138430626807
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The recently proposed "phase-space microscope" (PSM) extends quantum gas microscopes by allowing joint, single-shot measurements of position and momentum. We show that the $n$-body correlation functions constructed from such phase-space snapshots determine, in principle, all $n$-body observables of a many-body quantum state. This establishes phase-space imaging as a complete probe of strongly correlated matter, beyond what snapshots of position and momentum can provide---a limitation that goes back to a famous question posed by Pauli. Even without the full reconstruction of the density matrices, the PSM provides valuable insight into the quantum states. We demonstrate this power through several applications: witnessing entanglement hidden from both position and momentum, including between spatially separated collective degrees of freedom; resolving pairing structure across the BEC-BCS crossover, including the phase of the pair wavefunction and the reconstruction of its two-body Wigner function; probing inhomogeneous systems and preformed pairs without long-range order, relevant to the pseudogap phase; extracting the interaction energy in a magnetic field; and measurements of the local Chern marker. Furthermore, we discuss phase imprinting in the matter-wave Fourier plane as an alternative method for probing time-reversal-symmetry-broken phases such as chiral $p$-wave superconductors. Together, these results establish the PSM as a versatile new tool for exploring fundamental features of quantum many-body phases in strongly correlated quantum matter.
- Abstract（参考訳）: 最近提案された位相空間顕微鏡(PSM)は、位置と運動量のジョイント・シングルショット計測を可能にして、量子ガス顕微鏡を拡張した。
このような位相空間スナップショットから構築された$n$body相関関数が、原則として多体量子状態のすべての$n$bodyオブザーバブルを決定することを示す。
これにより位相空間イメージングは、位置と運動量のスナップショットが提供できる範囲を超えて、強い相関性の物質の完全なプローブとして確立され、これはパウリが提起した有名な問題に遡る。
密度行列の完全な再構成がなくても、PSMは量子状態に関する貴重な洞察を提供する。
空間的に分離された自由度を含む位置と運動量の両方から隠された絡み合いの観察、対の波動関数の位相と2体ウィグナー関数の再構成を含むBEC-BCSクロスオーバーの対構造の解消、擬ギャップ位相に関連する不均一な系とプリフォームペアの探索、磁場中の相互作用エネルギーの抽出、局所チャーンマーカーの測定など、いくつかの応用を通してこのパワーを実証する。
さらに,シラル$p$波超伝導体などの時間反転対称性破壊相を探索する代替手法として,物質波フーリエ面の位相印加について検討する。
これらの結果は、強く相関した量子物質における量子多体相の基本的特徴を探索するための汎用的な新しいツールとしてPSMを確立した。
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