量子シミュレーション：光準結晶における二次元ボースグラスの観測

乱れの存在によって、物理系の挙動は大きく影響を受ける。乱れは、遅いまたはガラス状のダイナミクスを生じさせたり、光場や電子のブロッホ波などの通常は広がった波動関数が指数関数的に局在化するアンダーソン絶縁体中に見られるように輸送を完全に抑制したりする。乱れと相互作用の複合効果は、物性物理学の豊かさの中心である。ボソン系では、こうした効果はまた、ボースグラスなどのさらなる量子状態にもつながる。ボースグラスとは、乱れたボソン系に現れる、長距離の位相コヒーレンスを伴わない絶縁性だが圧縮性の状態であり、相互作用ボソンのよく知られた超流動状態やモット絶縁体基底状態とは大きく異なるものである。今回我々は、8回対称準結晶光格子内の極低温原子を用いて、二次元ボースグラスを実験的に実現したことを報告する。我々は、この系のコヒーレンス特性を探ることにより、ボースグラスから超流動体への転移を観測し、弱相互作用領域における相図を描き出した。さらに我々は、コヒーレンスを回復させる能力を調べることによって、典型的な実験時間スケールではボースグラスを断熱的に横断することは不可能であることを実証し、ボースグラスに予想される非エルゴード性との関連について論じる。今回の観測結果は、最近の量子モンテカルロ予想とよく一致しており、ボースグラス、多体局在化、そしてより一般的にはガラス状ダイナミクスの間の関連を実験的に検証する道を開く。

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