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量子模拟器中普适层级弛豫的观测

Observation of universal hierarchical relaxation in a quantum simulator

Jiaozi Wang, Manoj K. Joshi, Luca Capizzi, Rainer Blatt, Christian F. Roos, Leonardo Mazza, Dario Poletti

arXiv 2609.29817首次发表:更新:

发表机构

Ningbo University; Singapore University of Technology and Design; Institut für Quantenoptik und Quanteninformation, Österreichische Akademie der Wissenschaften; Université Paris-Saclay; CNRS, LPTMS; Institut Universitaire de France; Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck(宁波大学; 新加坡科技设计大学; 奥地利科学院量子光学与量子信息研究所; 巴黎萨克雷大学; 法国国家科学研究中心理论物理和分子物质物理实验室; 法兰西学院; 因斯布鲁克大学实验物理研究所)

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AI 中文总结

本研究利用囚禁离子量子模拟器实验验证了扩散区域中的“弛豫-重叠不等式”,并将其扩展到多守恒定律系统,为量子物质弛豫至平衡及流体动力学行为的全面表征开辟了道路。

AI 中文摘要

自相关函数在相互作用多体量子系统动力学性质的理论表征中扮演关键角色。近期,结合本征态热化假说与流体动力学,理论上预测自相关器的弛豫可由“弛豫-重叠不等式”描述,当该不等式饱和时,可预测一组易于识别和构造的算符的弛豫指数层级。在此,我们采用囚禁离子量子模拟器,在扩散区域实验验证了该不等式;为此,我们将重叠-弛豫不等式理论扩展到具有多个守恒定律的系统。我们的研究因此为量子物质中弛豫至平衡及流体动力学行为出现的全面表征开辟了道路。

英文摘要

Autocorrelation functions play a key role in the theoretical characterization of the dynamical properties of interacting many-body quantum systems. Recently, bringing together the eigenstate thermalization hypothesis and hydrodynamics, it was theoretically predicted that the relaxation of autocorrelators can be described by the \textit{relaxation-overlap inequality}, which, when saturated, predicts a hierarchy of relaxation exponents for a set of operators that are easily identified and constructed. Here, we employ a trapped-ion quantum simulator to experimentally demonstrate it in the diffusive regime; to do so, we have extended the theory of the overlap-relaxation inequality to systems with multiple conservation laws. Our study thus opens the path to a thorough characterization of the relaxation to equilibrium and appearance of hydrodynamic behavior in quantum matter.

Comments10 pages, 4 figures

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