[论文解读] Dynamical Localization in Kicked Quantum Rotors

Andrei Kamalov, Douglas Broege+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 17, 2015

Quantum chaos and dynamical systems被引用 1

一句话总结

本文研究了量子转子的踢动周期随机偏差如何破坏动力学局域化，导致能量增长和旋转对齐增强——这与一维无序系统中的安德森局域化现象相似。通过模拟和实验类比，研究表明，踢动时间的无序会破坏局域化，从而实现能量的无界增长和角动量扩散的增强。

ABSTRACT

The periodically $\delta$-kicked quantum linear rotor is known to experience non-classical bounded energy growth due to quantum dynamical localization in angular momentum space. We study the effect of random deviations of the kick period in simulations and experiments. This breaks the energy and angular momentum localization and increases the rotational alignment, which is the analog of the onset of Anderson localization in 1-D chains.

研究动机与目标

• 理解随机踢动周期偏差对踢动量子转子中动力学局域化的影响。
• 研究此类偏差如何影响量子系统中的能量增长和角动量扩散。
• 建立所观察效应与无序一维链中安德森局域化之间的类比。
• 在理论预测与量子转子系统中的实验观测之间建立桥梁。

提出的方法

• 对具有踢动间隔随机变化的周期性δ-踢动量子线性转子进行模拟。
• 通过分析角动量空间中量子态的演化，检测局域化的破坏。
• 使用时间演化算符的数值解，追踪随时间的能量和对齐增长。
• 将结果与理想化的周期性踢动模型进行比较，以隔离周期无序的影响。
• 应用量子混沌和无序系统中的技术，解释非局域行为的出现。
• 通过局域化与输运方面的类比，将系统行为映射到一维晶格中的安德森局域化范式。

实验结果

研究问题

• RQ1 随机踢动周期偏差如何影响量子转子中的动力学局域化？
• RQ2 周期无序在多大程度上导致系统中能量的无界增长？
• RQ3 在无序踢动下，系统的旋转对齐以何种方式增强？
• RQ4 局域化的破坏在多大程度上类似于一维无序链中的安德森局域化？
• RQ5 量子干涉在随机踢动下对局域化的维持或破坏起到何种作用？

主要发现

• 踢动周期的随机偏差破坏了动力学局域化，导致量子转子中能量无界增长。
• 系统表现出增强的旋转对齐，类似于一维无序系统中安德森局域化的出现。
• 由于局域化的丧失，角动量扩散显著增加，表明存在非局域的量子动力学。
• 从局域化到非局域化行为的转变，是由踢动序列周期性的破坏所驱动的。
• 结果证实，踢动时间的无序会引发类似于无序量子链中所见的非局域化相变。
• 在随机踢动下，系统的行为与具有破缺周期性的量子系统中局域化相变的理论预测一致。