[论文解读] Many-body quantum quench in an atomic one-dimensional Ising chain

Florian Meinert, Manfred J. Mark+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2013

Quantum many-body systems被引用 5

一句话总结

本研究调查了在一维原子玻色-哈伯德链中，在接近伊辛量子相变点处发生量子淬火后，非平衡动力学的行为。通过原位检测双占据格点，作者观察到自旋取向的相干振荡，揭示了淬火响应中少体与多体效应的清晰特征。

ABSTRACT

We study non-equilibrium dynamics for an ensemble of one-dimensional atomic Bose-Hubbard chains after a sudden quench to the vicinity of the transition point of the Ising paramagnetic to anti-ferromagnetic quantum phase transition. The quench results in coherent oscillations for the orientation of Ising spins, detected via oscillations in the number of doubly-occupied lattice sites. We characterize the quench by varying the system parameters. We find clear evidence for few-body and many-body effects in the oscillatory response.

研究动机与目标

• 研究在一维原子玻色-哈伯德链中，于伊辛量子相变点附近发生突然淬火后的非平衡动力学行为。
• 探究量子淬火动力学中少体与多体效应之间的相互作用。
• 通过可调系统参数并利用位点占据测量探测自旋取向，表征淬火响应。
• 识别后淬火动力学中量子相干性与集体行为的特征。

提出的方法

• 在接近顺磁相到反铁磁相转变点的一维原子玻色-哈伯德链系统中施加一次突然淬火。
• 通过测量双占据格点数目的时间演化，作为伊辛自旋取向的代理，探测动力学行为。
• 改变系统参数，以表征不同区域中的淬火响应。
• 利用双占据位点数目的相干振荡，推断自旋的相干动力学。
• 实验装置支持原位检测局域占据，从而可直接观察非平衡量子行为。
• 分析重点在于区分振荡响应中少体与多体效应的特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 在一维原子链中，系统在接近伊辛量子相变点处发生量子淬火后，其动力学响应如何？
• RQ2 少体效应在淬火后观察到的相干振荡中起什么作用？
• RQ3 多体关联如何影响淬火后自旋取向的振荡行为？
• RQ4 通过调节临界点附近的系统参数，动力学在多大程度上可被调控？
• RQ5 在淬火响应中，哪些可观测特征可区分少体与多体贡献？

主要发现

• 观察到双占据格点数目的相干振荡，表明淬火后伊辛自旋取向具有相干动力学。
• 振荡响应清晰揭示了非平衡动力学中少体与多体效应的证据。
• 振荡的振幅与频率取决于淬火参数，从而可调控系统的动力学响应。
• 振荡的存在表明后淬火态中量子相干性得以保持。
• 通过位点占据检测自旋取向，为超冷原子中非平衡量子行为提供了直接的实验探测手段。
• 结果凸显了低维量子系统中局域关联与集体动力学之间的相互作用。