来自混合相空间的慢量子热化与多体回放
量子物理
2020-03-05 v2 量子气体
统计力学
强关联电子
摘要
当少体量子系统的半经典相空间为混合的（即混沌运动区域与规则岛共存）时，其弛豫可强烈依赖于初始态。近年来，人们为理解强相互作用量子系统中的热化过程做了许多努力，这些系统通常缺乏明显的半经典极限。时间依赖变分原理 (TDVP) 通过将幺正多体动力学投影到弱纠缠变分态流形上，可系统地导出有效的经典（非线性）动力学系统。我们证明此类动力学系统一般具有混合相空间。当 TDVP 误差较小时，混合相空间在量子模型的精确动力学上留下足迹。例如，当系统初始化于属于稳定周期轨道或周围规则区域的态时，它表现出持续的多体量子回放。作为原理验证，我们在一维和二维相互作用里德伯原子模型中辨识出新型“量子多体疤痕”，即导致长时间振荡的初始态。有趣的是，产生最稳健回放的初态通常是纠缠态。另一方面，即使 TDVP 误差很大（如在热化的倾斜场伊辛模型中），将系统初始化于相空间规则区域也会导致热化减慢。我们的工作确立 TDVP 作为在任意维度识别具有反常动力学的相互作用量子系统的方法。此外，混合相空间经典变分方程允许在相互作用模型中找到慢热化初始条件。我们的结果揭示了经典与量子混沌之间的联系，指向经典 Kolmogorov-Arnold-Moser 定理向量子系统可能的推广。
引用
@article{arxiv.1905.08564,
title = {Slow quantum thermalization and many-body revivals from mixed phase space},
author = {A. A. Michailidis and C. J. Turner and Z. Papić and D. A. Abanin and M. Serbyn},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.08564},
year = {2020}
}
备注
(v2): added generalization of mixed phase space and scars to higher dimensional lattices; (v1): 24 pages, 13 figures; see ancillary file for Ref. [63]