Quantum critical dynamics in a spinor Hubbard model quantum simulator
Quantum critical dynamics in a spinor Hubbard model quantum simulator
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旋量哈伯德模型量子模拟器中的量子临界动力学
DOI：
10.1038/s42005-021-00562-y
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发表时间：
2021
影响因子：
5.5
通讯作者：
Liu, Yingmei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Austin, Jared O.;Chen, Zihe;Shaw, Zachary N.;Mahmud, Khan W.;Liu, Yingmei
三维强关联多体系统，特别是其跨越量子相变的动力学，很难进行数值模拟。我们的实验证明，这种复杂的多体动力学可以在三维旋量玻色-哈伯德模型量子模拟器中有效地研究，该模型由立方光学晶格中的反铁磁性旋量玻色-爱因斯坦凝聚体组成。我们发现超流-绝缘体量子相变的动力学和标度效应超出了现有理论的范围，并强调自旋布居是探索量子临界动力学的一个很好的观测对象。我们的数据表明，标度指数与量子相变的性质无关。我们还使用与时间相关的古兹维勒近似在低维上进行了数值模拟，这定性地描述了我们的观测结果。
Three-dimensional (3D) strongly correlated many-body systems, especially their dynamics across quantum phase transitions, are prohibitively difficult to be numerically simulated. We experimentally demonstrate that such complex many-body dynamics can be efficiently studied in a 3D spinor Bose–Hubbard model quantum simulator, consisting of antiferromagnetic spinor Bose–Einstein condensates confined in cubic optical lattices. We find dynamics and scaling effects beyond the scope of existing theories at superfluid–insulator quantum phase transitions, and highlight spin populations as a good observable to probe the quantum critical dynamics. Our data indicate that the scaling exponents are independent of the nature of the quantum phase transitions. We also conduct numerical simulations in lower dimensions using time-dependent Gutzwiller approximations, which qualitatively describe our observations.
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DOI：
--
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