Quantum quench

Prima del quench. Il pacchetto è centrato e ha la larghezza del ground state della trappola armonica con k=0.25. Premi Play: fino a t=2 la densità resta quasi immobile.

QPE preset #13

Questa pagina descrive il fenomeno usando come fonte primaria il preset e i moduli numerici attualmente implementati in QPE.

Idea fisica

Un quench separa in modo netto “preparazione” ed “evoluzione”: lo stato non viene alterato artificialmente nell’istante del cambio; cambia l’Hamiltoniana sotto i suoi piedi. La successiva dinamica rivela quali autostati del nuovo problema erano già contenuti nello stato iniziale.

Relazione chiave. A t=t_q un parametro dell’Hamiltoniana cambia bruscamente. L’autostato pre-quench non è in generale un autostato della nuova Hamiltoniana e sviluppa immediatamente dinamica non stazionaria.

Protocollo guidato dal preset

Prima del quench. Il pacchetto è centrato e ha la larghezza del ground state della trappola armonica con k=0.25. Premi Play: fino a t=2 la densità resta quasi immobile.

A t=2 cambia solo l'Hamiltoniana. La curvatura passa istantaneamente da k=0.25 a k=1.0. La funzione d'onda non viene sostituita o compressa artificialmente in quell'istante.

Dopo. Lo stato precedente non è più un autostato della nuova trappola e comincia a respirare. Nel tab Quench la linea verticale segna il cambio; sigmaX oscilla e l'energia totale compie un salto finito.

Idea chiave. Un quantum quench prepara una dinamica cambiando improvvisamente H, non psi. In termini dei nuovi autostati, il vecchio ground state diventa una sovrapposizione coerente.

Prova. Cambia After k oppure Quench time. Con After k vicino a 0.25 succede poco; aumentando la differenza il breathing diventa più marcato.

Cosa osservare e come studiarlo

Avvia il preset senza modifiche e identifica prima l’osservabile che cambia.
Modifica un solo parametro alla volta, quindi Reset e ripeti.
Confronta sempre il rendering con i numeri del pannello Analysis: l’immagine è una vista, non una misura completa.

Storia e stato sperimentale

I quantum quenches sono diventati uno strumento standard nella fisica dei sistemi quantistici fuori equilibrio, in particolare con gas ultrafreddi e sistemi controllabili. Le revisioni moderne trattano sia quench improvvisi sia rampe finite.

Scala fisica rappresentativa

Piattaforma rappresentativa	atomo Rb-87 ultrafreddo / onda di materia confinata
Base della mappatura	mappatura tramite unità cinetica di Rb-87
1 unità di lunghezza QPE	1 µm
1 unità di tempo QPE	1.37 ms
Scala energetica E₀=ħ/T₀	0.481 peV
Frequenza equivalente E₀/h	0.116 kHz
Nota	Mappatura rappresentativa per atomi freddi. Frequenze di trappola, geometrie ottiche e protocolli sugli stati interni determinano la scala reale di laboratorio; qui si vuole solo l’ordine di grandezza.

La scala è un ponte d’ordine di grandezza dalle unità adimensionali di QPE a una piattaforma plausibile; non trasforma il preset in una simulazione quantitativa di quello specifico apparato.

Riferimenti essenziali

A. Polkovnikov et al. — Colloquium: Nonequilibrium dynamics of closed interacting quantum systems (Rev. Mod. Phys. 83, 863 (2011))

Continua lo studio

Apri Modello & Limiti per sapere esattamente cosa QPE calcola e cosa lascia fuori. Per i valori correnti usa Help → Current Experiment → Current Parameters.