非平衡多体系统量子有效作用的实验提取

远离平衡的情况在自然界中无处不在。它们导致大量并非近平衡性质简单延伸的现象，从变为湍流的流体流动到高度组织化的生命形式。在基础层面上，量子涨落或纠缠导致多体系统中新颖形式的复杂动力学行为，对此可在量子场论框架内找到作为涌现现象的描述。这些努力中的一个中心量，包含关于可测量物理性质的所有信息，是量子有效作用。尽管非平衡量子动力学问题可用量子有效作用精确表述，其解 generally 超出经典计算机的能力。在这项工作中，我们提出一种利用模拟量子模拟器确定非平衡量子有效作用的策略，并以一个非平衡的准一维自旋玻色气体实验演示我们的方法。基于自旋自由度的空间分辨快照，我们推断出在同时刻单粒子不可约关联函数展开中至四阶的量子有效作用。我们揭示出在低动量处出现的不可约四顶点被强烈抑制，这解决了高度占据、远离平衡且微扰描述失效的 regime 中的动力学问题。在此非微扰 regime 中的类似行为已在早期宇宙宇宙学背景下被提出。我们的工作构成了大规模模拟量子计算的新领域，其中合成量子系统的高水平控制为通过实验方法解决高能与凝聚态物理中长期存在的理论问题提供了手段。