由磁子凝聚产生的量子多体疤痕与时空晶体序

我们研究了一个最近在里德伯原子量子模拟器中实验实现的非可积自旋链的本征态性质。在实验中，仅当系统初始化于一个特定乘积态时，观察到了长寿命的相干多体振荡。这种显著的相干性被归因于存在特殊的“疤痕”本征态，其具有近乎等间距的能量和假定非遍历性质，尽管具有有限能量密度。在本文中，我们揭示了这些疤痕本征态与自旋链低能准粒子激发之间的惊人联系。特别地，我们表明这些本征态可以被一组包含宏观数量动量为 $\pi$ 的磁子的变分态准确描述。这导致将疤痕本征态解释为弱相互作用 $\pi$-磁子在有限能量密度下的凝聚体。这一解释的一个自然结果是，疤痕本征态在空间和时间内均具有长程序，提供了连续时间平移对称性自发破缺的罕见例子。我们在数值上验证了这种时空晶体序的存在，并解释了它如何与既有的禁止其在基态和热平衡中存在的no-go定理相一致。