Superconducting Quantum Simulation for Many-Body Physics beyond Equilibrium
本文回顾了超导量子模拟的基本概念及实验进展，探讨其在模拟强相互作用多体系统非平衡量子现象（如多体局域化等）中的应用，并展望了解决非平衡多体物理开放问题的前景。
2024-10-16 quant-ph
Quasi-Coulomb series in a two-dimensional three-body system
我们证明了在一个三体系统中的束缚态呈现一个高斯截止的库仑级数，条件是：（i）该系统由一个轻粒子和两个重玻色子组成，（ii）重-轻短程势在$p$波散射振幅中具有共振，（iii）所有三个粒子都在二维空间中运动.随着质量比的减小，这个准库仑级数合并成一个纯库仑级数。
2014-07-12 quant-ph
Three-body interaction of Rydberg slow light polaritons
在电磁感应透明条件附近，研究了原子介质中三光子与里德伯态耦合的系统。基于对远失谐区微观方程组的解析分析，导出了这些里德伯极化激元的有效三体相互作用。对于慢光极化激元，我们发现了一个很强的三体排斥，具有三个极化激元在短距离内基本上不相互作用的显著性质。通过分析，我们得到了三体排斥对光子在一维原子云中传播的束缚态和关联函数的影响。
2016-08-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Light-cone-like spreading of correlations in a quantum many-body system
在量子多体系统中，相关性的传播速度有多快？基于Lieb和Robinson的开创性工作，最近已经表明，几个相互作用的多体系统表现出有效的光锥，限制了相关性的传播速度。这种“光速”的存在对凝聚态物理和量子信息有着深远的意义，但从未在实验中观察到。在这里，我们报告的时间分辨检测的相互作用的量子多体系统中的传播相关性。通过猝灭光晶格中的一维量子气体，我们揭示了准粒子对如何以有限的速度在系统中传输关联，从而产生量子动力学的有效光锥。我们的研究结果打开了重要的视角，了解放松封闭的量子系统远离平衡，以及工程高效的量子信道所需的快速量子计算。
2012-02-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Four-body physics in low-dimensional bosons with three-body interaction
提出双通道模型研究三体相互作用的玻色子，探索分形维数下四体系统的类埃菲莫夫效应及一维束缚态和散射特性。
2025-06-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum properties of light scattered from structured many-body phases of ultracold atoms in quantum optical lattices
超冷气体的量子捕获势改变了散射光和物质的经典性质。物质的量子多体关联相中的原子改变光的性质，反之亦然。光和物质的性质都可以通过设计来调节，并取决于光学腔介导的长程（非局域）相互作用和原子的短程过程之间的相互作用。此外，光的量子特性会因为这种相互作用而发生显著改变，导致光具有非经典特征。此外，这些非经典特征可以被设计和优化。
2015-11-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Local integrals of motion and the logarithmic lightcone in many-body localized systems
我们建议根据最近引入的运动积分来定义完整的多体局域化[Alberran等人，arXiv：1407.8480]，其表征系统对局部扰动的时间平均响应。这种运动积分的准定域性意味着一个有效的光锥，它随时间的推移而增长。这随后意味着：（i）平均纠缠熵最多可以在时间上以几何方式从产物状态增长到全局猝灭，以及（ii）以高概率，局部算子在时间间隔$|t|$内的时间演化可以用在$|t|$中多项式缩放的资源来经典地模拟。
2014-12-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Exact $k$-body representation of the Jaynes-Cummings interaction in the dressed basis: Insight into many-body phenomena with light
模拟量子模拟--利用一个实验控制良好的物理系统来模拟另一个物理系统的行为的技术--已经迅速成为研究强关联量子多体系统的最有前途的近期策略之一。特别是，系统的相互作用的光子，可实现在固态腔和电路QED框架，例如，持有巨大的承诺，非平衡多体现象的研究，由于能力，本地创建和销毁光子。这些系统通常使用Jaynes-Cummings-Hubbard（JCH）哈密顿量建模，由于与Bose-Hubbard（BH）模型的相似性而命名。在这里，我们提出了一个非微扰的JC哈密顿变换成一个穿着运营商表示，在其最一般的形式，承认一个无限总和的玻色子$k$体条款，其中$k$是约束系统中的激发数。我们仔细研究这一结果在色散和共振耦合制度，发现前者的快速收敛和贡献$k\gg1$在后者。通过扩展到两个站点的JCH系统，我们证明了这种方法有利于密切检查的JCH和BH模型之间的类比和共振光物质耦合的故障。最后，我们使用这个框架来调查一般系统参数的两个站点JCH的多体特征，确定四个独特的量子相位和它们实现的参数制度，从而突出了超越BH模型的基于有限JCH的量子模拟器可实现的现象。更广泛地说，这项工作的目的是作为一个明确的数学阐述玻色子多体相互作用的基础JC型系统，通常假设通过类比克尔类非线性极化率或匹配系数，以获得适当的本征值谱。
2021-03-12 physics.optics quant-ph
Logarithmic entanglement lightcone from eigenstate correlations in the many-body localised phase
本文通过本征态关联框架研究多体局域化系统的时间演化算符纠缠，揭示了纠缠传播的对数光锥源于本征态中的能量与长度尺度层级，并据此发展出不依赖 $\ell$-bits 的微观理论，阐明了本征态关联与涌现纠缠结构的根本联系。
2025-04-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Few-body Physics in a Many-body World
量子力学少体系统的研究是一个世纪的追求，涉及物理学的无数子领域。虽然两体问题通常被认为在理论上和数值上都得到了很好的理解，但冒险研究三个或更多个物体会带来复杂性，但也会带来许多有趣的现象。近年来，原子和分子的冷却和囚禁已经显示出极大的希望，为研究少体物理提供了一个高度可控的环境。然而，对于许多少体效应起重要作用的系统来说，少体态并不是与它们的多体环境隔离开的。于是，一个有趣的问题变成了，我们是否（或者更准确地说）应该把少体态看作是有效孤立的，以及什么时候我们必须考虑到与环境的耦合。使用一些简单的，但不平凡的例子，我将试图建议可能的方法，这条线的研究。
2014-07-29 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Engineering Many-Body Dynamics with Quantum Light Potentials and Measurements
光晶格中的多体原子系统与腔中的光相互作用，由于光模的全局性质，导致了超出标准玻色-哈伯德模型的长程关联原子动力学。我们将这些过程，并表明，团结这样的现象与动力学约束强制执行的反作用产生的强光测量导致的协同作用，使原子动力学进行定制，基于特定的光学几何形状，利用量子光场赋予的额外结构。这导致了一系列的可调效应，如长程密度-密度相互作用，完全相关的原子隧穿，超交换和有效的对过程。我们进一步表明，这提供了一个框架，增强量子模拟，包括这种远程和相关的过程，包括水库模型和动态的全球规范场。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Efimov Physics and the Three-Body Parameter within a Two-Channel Framework
我们计算浅三体束缚态的普遍制度，由Efimov定义，包括散射长度和有效范围参数。最小的束缚态的普遍频谱恢复，而较大的结合能，我们发现修正的普遍标度律。我们恢复已知的结果宽费什巴赫共振与小的有效范围内，而在窄共振的情况下，我们发现一个明显的非单调行为的阈值，在该阈值处，最低的Efimov三聚体合并与三体连续。为了解决三体参数的物理起源问题，我们提供了一个物理上清晰的模型，三体物理和典型的两体原子-原子相互作用之间的关系。我们的结果表明，来自窄费什巴赫共振和/或混合系统的实验信息对于确定原子系统中二体和三体物理的关系至关重要。
2012-11-09 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Logarithmic Entanglement Lightcone in Many-Body Localized Systems
从量子信息的角度研究了多体局域系统对局域猝灭的响应。我们发现，本地淬火触发整个系统的纠缠增长，引起对数光锥。这饱和的修改后的Lieb-Robinson界的量子信息传播的多体局域系统先前的基础上存在的局部积分的运动。另外，在局域-离域跃迁附近，我们发现局域猝灭后的末态呈现出体积律纠缠。我们还表明，本地淬火诱导高激发本征态的确定性正交性灾难，其中典型的波函数之间的重叠前和后淬火本征态衰减{ \it指数}与系统的大小。
2017-01-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Low-energy neutron scattering on light nuclei and $^{19}$B as a $^{17}$B-$n$-$n$ three-body system in the unitary limit
我们考虑最轻核的中子-核散射长度的演化。结果表明，随着靶核中子数的增加，强Pauli排斥作用减弱，与核子-核子吸引相互作用的平衡导致在$^{18}$ B中出现共振虚态.我们用$^{17}$ B-$n$- $n$三体系统来描述$^{19}$ B，其中二体子系统$^{17}$ B-$n$和$n$ - $n$是接近幺正极限的未束缚（虚拟）状态。很好地再现了$^{19}$ B基态的能量，并预测了两个低激发态。他们最终的联系与Efimov物理进行了讨论。这个模型可以推广到描述最近发现的$^{20,21}$ B的共振态。
2019-12-11 nucl-ex nucl-th quant-ph
Universal few-body physics in resonantly interacting spinor condensates
光学捕获技术允许形成具有内部自由度的玻色子凝聚体，所谓的旋量凝聚体。旋量凝聚的平均场模型突出了系统的量子相位对不同自旋通道中两体相互作用相对强度的敏感性。这样的描述抓住了这些相互作用较弱的区域。在相反的和很大程度上未被探索的强关联旋量凝聚体中，三体相互作用可以通过Efimov效应发挥重要作用，产生可能的新相。本文利用超球绝热表象研究了强关联区域中自旋为1、2和3的凝聚体的三体旋量问题。我们描述了这种系统的Efimov物理和相关的三体平均场参数。我们发现，Efimov效应可以强烈地影响自旋动力学和三体平均场的贡献可能的量子相位的凝聚体通过普遍的贡献散射可观的。
2015-07-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Bond Order via Light-Induced Synthetic Many-body Interactions of Ultracold Atoms in Optical Lattices
我们展示了如何键序出现由于光介导的合成相互作用在超冷原子的光晶格在一个光学腔。这是通过选择光学几何设计的短程和长程相互作用之间的竞争的结果。光诱导有效的多体相互作用，修改由典型的玻色-哈伯德模型支持的量子相位的景观。使用精确对角化的小系统尺寸在一个维度上，我们提出了多体量子相位系统可以支持通过密度和键（或物质波相干）相互作用之间的相互作用。我们发现的数值证据支持，二聚体相由于键序是类似的价键状态。光诱导原子相互作用的不同可能性被认为是超越了典型的原子系统与偶极和其他内在的相互作用。这将拓宽可用于通过原子系统进行凝聚态物理量子模拟的哈密顿工具箱。
2016-10-18 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Three-body Physics in Strongly Correlated Spinor Condensates
旋量凝聚已被证明是一个丰富的领域，为探索多体现象丰富的比超冷气体的原子限制在一个单一的自旋状态。在强关联状态下，控制凝聚态可能的新相的物理学仍然在很大程度上未被探索，并且通过Efimov物理学的表现，少数体方面可以在系统的性质和动力学中发挥核心作用。本研究利用超球绝热表象解决了玻色旋量的三体问题，刻画了旋量系统中的多族Efimov态及其在旋量凝聚散射观测量中的特征.这些解决方案展示了丰富的阵列可能的现象起源于普遍的少体物理，这可以强烈地影响自旋动力学和三体平均场的贡献旋量凝聚。原子二聚体旋量凝聚的碰撞方面也进行了分析和预测，来自Efimov物理的影响。
2014-02-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
$\mathcal{PT}$-symmetric, non-Hermitian quantum many-body physics -- a methodological perspective
我们回顾的方法，从理论上治疗宇称时间（$\mathcal{PT}$ -）对称，非厄米量子多体系统。(For全文摘要见论文）
2023-11-16 cond-mat.other cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Parity-preserving light-matter system mediates effective two-body interactions
我们研究了两个量子比特通过一个超强耦合量子比特-腔系统相互作用的平衡和非平衡物理。通过调节量子比特的能隙，同时保持超强耦合系统的基态，我们证明了一个强大的两个量子比特的相互作用，以及增强的激发转移两个量子比特之间。我们的建议有两个方面的影响：一种手段，以实现多用途的宇称保护量子信息任务的超导电路，并在无序介质中的超强耦合腔增强激子输运的积木。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Lieb-Robinson Bounds in Quantum Many-Body Physics
本文综述了近年来关于Lieb-Robinson边界的一些结果及其在凝聚态物理量子多体模型研究中的应用。
2010-04-13 cond-mat.str-el math-ph math.MP
Many-Body Photon Blockade and Quantum Light Generation from Cavity Quantum Materials
研究腔量子材料中光与物质的强耦合，通过推广输入-输出关系证明透射光子反聚束效应反映材料改变，并利用量子临界点实现多体光子阻塞以产生单光子或EPR对，为量子光源与传感提供新途径。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photon Many-body Dispersion: an Exchange-correlation Functional for Strongly Coupled Light-matter Systems
City College of New York（纽约城市学院）；The Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生中心）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文提出了一种用于强耦合光子-物质系统的交换-关联泛函pMBD，能够准确描述强相互作用中的各向异性效应和范德瓦耳斯相互作用，并高效模拟复杂系统。
2024-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Physical Origin of the Universal Three-body Parameter in Atomic Efimov Physics
我们解决微观起源的通用三体参数，固定光谱的三原子系统中的Efimov制度。我们将其与范德华两体相关性联系起来，当三个原子进入范德华长度的距离内时，这会导致三原子系统变形，有效地防止它们靠近，因为与这种三体变形相关的动能成本。这种变形机制解释了在多个实验中观察到并通过数值计算证实的三原子共振散射长度与范德华长度的普遍比。
2021-10-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Hysteretic phenomena in many-body physics
我们证明了在基态具有自发对称性破缺的多体系统中序参量的循环演化会带来耗散几何相。这一阶段起源于相同的机制，导致耗散的热场动力学研究梅泽和他的合作者早些时候，似乎是一个耗散的几何相位最近介绍的Jain和帕蒂的表现。
2004-07-23 cond-mat.other cond-mat.stat-mech quant-ph
Origin of the Three-body Parameter Universality in Efimov Physics
近年来，对普适少体物理的广泛理论和实验研究使我们对普适Efimov物理的理解取得了进展[1]。Efimov效应，曾经被认为是一个神秘而深奥的效应，今天是一个现实，许多超冷量子气体的实验已经成功地观察到并继续探索[2-14]。虽然理论是我们几十年来理解Efimov物理学的驱动力，但最近的实验却带来了一个意想不到的发现。具体来说，测量发现，所谓的三体参数决定系统的几个属性是普遍的，即使在埃菲莫夫效应理论的基本假设表明，它应该是一个可变的属性，取决于短程两体和三体相互作用的精确细节。这封信通过阐明两体相互作用的意想不到的影响来解决这个明显的矛盾。我们的研究表明，三体参数普适性的出现，因为在三体势的普遍有效的障碍，防止三个粒子同时相互接近。我们的研究结果也显示了这种普遍性的局限性，因为它更有可能发生在中性原子中，而不太可能扩展到轻原子核。
2012-04-24 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Study of light-assisted collisions between a few cold atoms in a microscopic dipole trap
本文研究了一个包含少量（~3个）Rb ~（87）冷原子的系综中的光辅助碰撞。利用我们的能力，一个原子正好在陷阱中，我们测量的单体加热率与近共振激光激发，我们用这个测量提取的两体损失率与光辅助碰撞时，一些原子存在于陷阱中。我们的测量表明，两体损失率可以达到令人惊讶的大值β>10^{-8} cm^{3}.s^{-1}，并随着陷阱深度和激发光参数的变化而迅速变化。
2012-05-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Many-Body Physics with Individually-Controlled Rydberg Atoms
在过去的十年中，单独控制的中性原子系统，相互作用时，激发到里德堡态，已成为一个有前途的平台，量子模拟的多体问题，特别是自旋系统。在这里，我们回顾了这些实验中使用的量子气体显微镜和光镊阵列的基础技术，解释了里德伯原子之间的不同类型的相互作用如何允许自然映射到各种量子自旋模型，并描述了最近的结果，获得了这个平台来研究量子多体物理。
2020-02-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Floquet Many-body Engineering: Topological and Many-body Physics in Phase Space Lattices
在静态系统中不可接近的哈密顿量可以在周期性驱动的多体系统中设计，即，Floquet多体系统本文利用一维谐振势中的相互作用粒子研究二维拓扑和多体物理。单受激谐振子的Floquet哈密顿量在相空间中具有不同的晶格结构，这与驱动参数有关。相空间的非对易几何导致了系统的拓扑结构。研究了粒子在相空间中的有效相互作用，发现准一维实空间中的类点接触相互作用在相空间中变为长程类库仑相互作用，而纯一维实空间中的硬核相互作用在相空间中变为禁闭类夸克势.我们还发现，Floquet交换相互作用即使在经典极限下也不会消失，可以看作是一种有效的碰撞诱导的长程自旋-自旋相互作用。我们的建议可以提供平台，探索新的物理和奇异相位的\textit{Floquet many-body engineering}。
2017-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Tensor-networks for High-order Polynomial Approximation: A Many-body Physics Perspective
Boston College（波士顿学院）；Brandeis University（布兰迪斯大学）；Boston University（波士顿大学）；J.P. Morgan（摩根大通）
我们从多体物理的角度分析了高阶多项式近似的问题，并证明了纠缠熵在捕获模型容量和任务复杂性方面的描述能力。以一个高阶非线性动力学建模问题为例，研究了张量网络模型，并显示出很好的建模优势。这一新的视角将量子信息与泛函近似联系起来，值得在今后的研究中进一步探索。
2022-04-16 cond-mat.dis-nn cs.LG cs.NA
Out-of-time-order correlator, many-body quantum chaos, light-like generators, and singular values
该研究利用类光生成元（LLG）分析多体量子混沌电路的时序外关联子（OTOC），证明OTOC可由LLG领头奇异值近似，推导了光锥附近OTOC的普适衰减形式，提出LLG本征值简并性相关猜想并通过多种电路模型验证。
2023-10-09 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Quantum many-body physics from a gravitational lens
在过去的二十年里，由于实验的进步和全息对偶带来的新的强有力的理论方法的推动，凝聚态、核物理、引力和量子信息等各种以前遥不可及的学科之间出现了惊人的相互联系。在这篇非技术性的评论中，我们将介绍与量子多体动力学有关的全息对偶的一些最新发展。其中包括对强关联相无准粒子及其输运性质，量子多体混沌，和量子信息扰频的见解。我们还讨论了最近的进展，在理解全息对偶性本身的结构，使用量子信息，包括“本地”版本的对偶性以及量子纠错解释的量子多体状态与重力对偶，以及如何这样的概念有助于证明的么正性的黑洞蒸发。
2020-04-13 cond-mat.str-el gr-qc hep-th
Simulations of Subatomic Many-Body Physics on a Quantum Frequency Processor
模拟复杂的多体量子现象是量子计算发展背后的主要科学推动力，并且正在探索一系列技术来解决此类系统。我们提出了迄今为止最大的基于光子学的模拟结果，应用在亚原子物理学的背景下。利用全光量子频率处理器计算了轻核（包括triton（$^3$ H）、$^{3}$ He和α粒子（$^{4}$ He））的基态能量。补充这些计算，并利用68维希尔伯特空间，我们的光子模拟器是用来执行子核子计算的两体和三体之间的重介子的Schwinger模型。这项工作是在量子频率处理器上模拟亚原子多体物理学的第一步-增强了从夸克到原子核的桥梁尺度的经典计算。
2018-10-09 hep-lat hep-ph nucl-th
