里德伯原子链中的准孤子

《Nature Communications》：Quasi-solitons in Rydberg atom chains

　　

摘要

孤子——即不会扩散而能传播的局域化波包——在理解非线性系统的传输特性与性质方面起着关键作用。然而在量子多体系统中，这类稳定的激发态通常会因热化作用而消失。在此，我们从理论上证明了在强近邻瑞利阻滞条件下，瑞利原子链的高能态中存在孤子激发态。这些局域化波包能够在与量子多体疤痕相关的特殊初始态上定向传播，并且能够传递能量。由于具有较长的相干时间，这类状态构成了非遍历量子动力学的一种形式，且可在瑞利原子模拟器上高效实现。在本研究中，除了对孤子进行现象学描述外，我们还找到了其在经典非线性动力系统中的对应物，展示了其在量子信息传输中的潜在应用，并推测其与瑞利原子阵列数值研究中所观察到的异常能量传输现象之间存在关联。