無秩序な系で相互作用する量子粒子に関する数十年来の疑問に物理学者が答える. Physicists answer a decades-old question about interacting quantum particles in a disordered system
2022-06-26 カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)
この問題は、複数の相互作用する部分を持つ量子系の物理的性質を調べる『多体系』物理学の範疇に入るものだ。
彼らの研究室には、10万個の超低温リチウム原子が、光の定在波の中に浮遊しているガスがある。各原子は量子ローターに相当し、レーザーパルスで蹴ることができる。
原子が互いに見えない状態では、ある時点まではレーザーキックを受けていたが、それ以降は、何度キックしても動的に局在した状態で動かなくなった。
「エコー」と呼ばれる手法を用いて、運動論的進化を前方から後方へ走らせ、相互作用が時間の可逆性を破壊する様子を直接測定した。この時間可逆性の破壊は、量子カオスの重要な特徴である。
＜関連情報＞
- https://www.news.ucsb.edu/2022/020723/different-kind-chaos
- https://www.nature.com/articles/s41567-022-01721-w
蹴られた一次元超低温ガスにおける多体動力学的非局在化 Many-body dynamical delocalization in a kicked one-dimensional ultracold gas
Jun Hui See Toh,Katherine C. McCormick,Xinxin Tang,Ying Su,Xi-Wang Luo,Chuanwei Zhang & Subhadeep Gupta
Nature Physics Published:26 September 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-022-01721-w
Abstract
Contrary to a driven classical system that exhibits chaotic behaviour and diffusive energy growth, a kicked quantum system can exhibit the emergence of dynamical localization, which limits energy absorption and leads to the breakdown of ergodicity1,2,3,4. The evolution of dynamically localized states in the presence of many-body interactions has long remained an open question5,6,7. Here we experimentally study an interacting one-dimensional ultracold gas periodically kicked by a pulsed optical lattice and observe the interaction-driven emergence of dynamical delocalization and many-body quantum chaos. The observed dynamics feature sub-diffusive energy growth over a broad parameter range of interaction and kick strengths. These results shed light on interaction-driven transport phenomena in quantum many-body systems, in a regime where theoretical approaches are extremely challenging and provide conflicting predictions.
