[论文解读] Comment on "Lack of a genuine time crystal in a chiral soliton model" by Syrwid, Kosior, and Sacha

Patrik Öhberg, E. M. Wright|arXiv (Cornell University)|Aug 25, 2020

Theoretical and Computational Physics被引用 1

一句话总结

本文通过使用介观玻色-爱因斯坦凝聚体，在环形手性孤子上捍卫了量子时间晶体的提出，论证了在有限系统中，质心动量的量子化是有效的，从而实现非零基态动量，因此实现了时间晶体。作者拒绝了热力学极限的必要性，断言具有长寿命相干性的有限、实验可实现系统能够表现出真正的时间晶体序。

ABSTRACT

We present a comment on A. Syrwid, A. Kosior, and K. Sacha, "Lack of a genuine time crystal in a chiral soliton model," arXiv:2005.12313.

研究动机与目标

• 反驳关于手性孤子模型无法实现真正量子时间晶体的主张。
• 论证在有限系统中质心动量的量子化可实现时间晶体序。
• 澄清该模型不依赖于热力学极限或强局域化孤子。
• 证明具有长相干时间的有限-N系统可表现出持续的周期性动力学。
• 确认实验可行性在热力学极限之外依然成立。

提出的方法

• 提出在具有两体相互作用的多体哈密顿量下，环形手性孤子作为量子时间晶体的平台。
• 应用标准量子力学，表明即使在有限 N 情况下，环上的质心动量仍为量子化。
• 将 SKS 假设的热力学极限下连续质心动量与介观系统中量子化的质心动量进行对比。
• 使用 N 个玻色子在环上的薛定谔方程，证明动量的量子化。
• 论证为抑制质心动量的量子涨落而要求 N → ∞，在具有实验可实现寿命的有限开放系统中在物理上无关紧要。
• 引用先前工作表明，当有限系统中质心动量被量子化时，时间晶体序可出现。

实验结果

研究问题

• RQ1 在有限、介观系统中，环形手性孤子能否实现真正的量子时间晶体？
• RQ2 该模型中时间晶体序的出现是否需要热力学极限？
• RQ3 在有限系统中，质心动量的量子化是否允许非零基态动量，从而支持时间晶体序？
• RQ4 在具有有限寿命和开放系统退相干的系统中，时间晶体动力学能否持续？
• RQ5 当限制在实验相关的有限-N区域时，该模型中不形成真正时间晶体的说法是否成立？

主要发现

• 手性孤子模型可在质心动量被量子化的介观环中实现真正的量子时间晶体。
• 有限系统中质心动量的量子化导致非零动量基态，从而实现时间晶体序。
• 导致连续质心动量并抑制时间晶体序的热力学极限，并非该现象的必要条件。
• 具有长相干时间的有限系统，尽管存在质心位置的量子涨落，仍可表现出持续的周期性动力学。
• 为消除质心动量的量子涨落而要求 N → ∞，在具有有限寿命的实验可实现系统中在物理上无关紧要。
• 该模型在不依赖热力学极限或强局域化的情况下依然可行且可实验实现。