Une équipe de recherche collaborative a rapporté des preuves expérimentales d'une transition d'une dynamique de rupture ergodique à une dynamique de rupture ergodique dans les gaz atomiques de Rydberg à dissipation entraînée. Les résultats ont été publiés dans Science Advances.
Les systèmes à N corps se relâchent souvent jusqu'à un état d'équilibre en raison de l'ergodicité, de telle sorte qu'un observable devient invariant avec le temps. Dans le cas d'un équilibre robuste, l'observable cherche rapidement de nouveaux points fixes dans l'espace des phases. Cependant, il existe des exceptions, par exemple dans les systèmes localisés intégrables et à plusieurs corps, où une ergodicité brisée peut inhiber l'équilibre et la thermalisation du système.
L’étude de la rupture ergodique est instructive en ce qui concerne l’effondrement des marchés et la reprise du secteur financier, l’épilepsie cérébrale dans les réseaux neuronaux et l’alerte précoce en cas de sauts critiques dans des systèmes complexes. Les atomes de Rydberg avec des interactions à longue portée constituent des systèmes à N corps idéaux pour étudier la dynamique à N corps non ergodique. Dans un système d'atomes de Rydberg à dissipation entraînée, le système aura une oscillation de phase de longue durée hors équilibre en raison de l'agrégation des atomes de Rydberg.
Les chercheurs ont obtenu l'observation expérimentale de la dynamique non ergodique à N corps dans un gaz d'atomes de Rydberg en interaction forte par une excitation à deux photons des atomes de Rydberg à température ambiante, qui est affectée par une combinaison de commande cohérente laser, d'interactions et de dissipation des atomes de Rydberg. .
En ajustant les paramètres du laser, les équipes de recherche ont observé une transition de phase hors équilibre dans laquelle se produisait une bifurcation entre les phases ergodiques et faiblement non ergodiques. Les atomes dans la phase ergodique étaient uniformément répartis, tandis que le nombre de particules de l'état de Rydberg dans la phase faiblement non ergodique présentait des oscillations non triviales.
Les chercheurs ont également capturé des oscillations collectives de longue durée sur plusieurs corps, de l’ordre de quelques millisecondes, qui dépassent de loin l’échelle de temps de la dissipation associée. Conformément à l'analyse des chercheurs, cette cassure ergodique était due à l'agrégation d'atomes de Rydberg en forte interaction dans l'espace libre.
Les systèmes à N corps de Rydberg sont d'une grande importance pour étudier la dynamique de rupture d'ergodicité et la transition de phase hors équilibre. Ce travail a mis en lumière l'ergodicité de la matière complexe et les phénomènes de non-équilibre, révélant la relation entre la dissipation et l'ergodicité.
Les équipes étaient dirigées par Guangcan Guo, dirigé par le professeur Baosen Shi et le professeur Dongsheng Ding de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences, avec les efforts de collaboration de l'Université de Nottingham, de l'Université normale de Chine orientale et Université de Durham.
Plus d'informations : Dongsheng Ding et al, Ergodicité rompant avec les clusters de Rydberg dans un système à N corps piloté-dissipatif, Science Advances (2024). DOI :10.1126/sciadv.adl5893
Informations sur le journal : Progrès scientifiques
Fourni par l'Université des sciences et technologies de Chine
