量子物理学：長距離相互作用がある量子系における相関の非局所的伝搬

量子多体系を情報が伝搬できる最高速度は、こうした系の異なる部分がどのくらい速く相関できるかや、系の数値的記述がどのくらい困難かに関して直接影響を及ぼす。短距離相互作用のみを考慮した系に対しては、LiebとRobinsonが線形の有効「光円錐」内に相関を制限する一定速度の限界を導いている。しかし、長距離相互作用がある系の伝搬速度についてはほとんど分かっていない。これは、解析解がほとんど存在せず、最良の長距離限界があまりに緩いため、既知のいかなるスピンモデルに対してもその動力学的時間スケールを正確に記述できないためである。今回我々は、可変領域イジングスピン鎖ハミルトニアンと可変領域XYスピン鎖ハミルトニアンを平衡から遠い量子多体系に適用して、その時間発展を観察した。いくつかの異なる相互作用範囲に対して、空間・時間依存相関を決定し、その光円錐の形状を求め、この系を通って相関が伝搬する速度を測定した。今回の結果によって、従来は解決困難であった量子系の広範囲の多体動力学を研究する可能性が開かれる。

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