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量子KAM定理的亮点:从一维玻色气体中的量子猝灭看

G.P.Brandino、J.-S.Caux和R.M.Konik
物理学。修订版X5,041043–2015年12月16日出版

摘要

量子多体系统中的实时动力学本质上是复杂的,因此很难预测。然而,有一组特殊的系统在理论上可以控制这些动力学:可积模型。这种模型具有超越能量和动量的非平凡守恒量。这些量被认为控制低维原子气体以及量子自旋链中的动力学和热化。但是,当导致额外守恒量存在的特殊对称性被打破时,会发生什么呢?如果断裂较弱,是否有数量记忆?这里,在弱可积性破缺的情况下,我们证明了可以构造剩余拟保守量,从而为KAM定理及其伴随的Nekhoreshev估计提供了量子模拟。我们在一维玻色气体中的量子猝灭的背景下明确地证明了这种结构,并认为这些准守恒量可以通过实验进行探测。

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  • 收到日期:2014年8月30日

内政部:https://doi.org/10.103/PhysRevX.5.041043

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美国物理学会出版

作者和附属机构

G.P.布兰迪诺1,J.-S.考克斯1、和R.M.科尼克2,*

  • 1荷兰阿姆斯特丹GL 1090科学园904阿姆斯特丹大学理论物理研究所
  • 2美国纽约州厄普顿市布鲁克海文国家实验室734号楼CMPMS部门,邮编:11973

  • *rmk@bnl.gov

热门摘要

Kolmogorov-Anold-Moser(KAM)定理是经典力学中一个著名的定理,用于控制经典系统动力学中从可积性到混沌的交叉。根据KAM定理,混沌并不普遍;特殊的经典系统存在着许多奇异的守恒量(超越能量和动量),称为可积系统。可积系统中物体的运动似乎是非混沌的。然而,一个悬而未决的问题是,可积系统是如何泛化的。在自然界中,没有一个系统是真正可积的;总有一些小的修正会破坏可积性。KAM定理表明,可积动力学和混沌动力学之间存在平滑的交叉;打破可积模型的特殊对称性不会立即导致混沌行为。

在这里,我们提供了KAM定理的直接量子模拟。在一个单体抛物势阱中使用一维玻色气体,然后突然释放到一个小的单体余弦势中,我们证明了KAM定理的直接量子变体。在没有单体势的情况下,气体由Lieb-Liniger模型描述,这是一个可积模型。然而,在余弦势的存在下,可积性被破坏。我们证明了在存在可积破缺余弦时,可积Lieb-Liniger模型的守恒量不会立即被破坏。相反,该模型的守恒量是变形的,至少在低能希尔伯特空间上,几乎保持守恒。这种变形相当于原始电荷的线性组合。

我们证明,通过增加线性组合中的电荷数,我们可以控制准守恒的质量。

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第5卷,第。2015年10月4日至12月

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