Des physiciens révèlent des cristaux de temps discrets préthermaux comme des phases classiques de la matière

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Capture Prethermal DTCs
Capturer les DTC préthermiques

Une théorie classique peut capturer les DTC préthermiques dans des réseaux de grande dimension avec des interactions de courte à longue portée dans lesquelles la symétrie de translation en temps discret est brisée à une échelle de temps exponentiellement longue (dans la fréquence d’entraînement). Crédit : © Figure adaptée de Pizzi et al. à paraître dans le PRL et le PRB 2021.

Une équipe internationale de physiciens a montré que de nouvelles phases de non-équilibre de la matière – appelées cristaux à temps discret préthermique (DTC) – peuvent émerger dans la dynamique classique et ne dépendent pas de la mécanique quantique. Cela rend possible de grandes simulations pertinentes pour les expériences.

Les DTC généralisent la notion de phase de la matière au domaine du non-équilibre. Ils brisent la symétrie temps-translation discrète d’un entraînement périodique en répondant à une sous-harmonique de cette fréquence. Parmi les déclinaisons des phénomènes cristallins temporels qui ont été étudiées ces dernières années, la rupture discrète de la symétrie temporelle dans les DTC préthermiques dure un temps fini mais très long (exponentiel en fréquence d’entraînement). Découvert dans un cadre de mécanique quantique, l’analyse des DTC préthermiques est jusqu’à présent restée un défi en raison de la complexité notoire des systèmes quantiques à plusieurs corps.

Dans une double publication, l’équipe de physiciens de Cambridge, TU Munich et Nottingham (maintenant à l’Université de Vienne) montre que les DTC préthermiques peuvent être capturés par une théorie classique qui n’a pratiquement aucune limitation numérique. Avec des simulations numériques à grande échelle, les auteurs fournissent le portrait le plus clair et à jour de ces phénomènes, par exemple le premier exemple d’un DTC préthermique avec des interactions à courte portée en trois dimensions et des scénarios de première importance pour les expériences.

Ces deux travaux établissent la dynamique hamiltonienne classique comme approche des simulations à grande échelle des phases préthermiques de la matière, suppriment ainsi les contraintes strictes des simulations quantiques à plusieurs corps et ouvrent de nouvelles voies dans le domaine en pleine expansion de la dynamique à plusieurs corps hors équilibre.

Référence : « Classical Prethermal Phases of Matter » par Andrea Pizzi, Andreas Nunnenkamp et Johannes Knolle, 27 septembre 2021, Lettres d’examen physique.
DOI : 10.1103/PhysRevLett.127.140602

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