Stability of quantum many-body scars on the PXP model

Abstract

As quantum many-body scars (QMBS) surgiram como uma exceção à Hipótese de Termalização por Autovalores (Eigenstate Thermalization Hypothesis - ETH), oferecendo um mecanismo inesperado de quebra fraca da ergodicidade em sistemas não integráveis. Esta tese apresenta um estudo abrangente da estabilidade dos QMBS no modelo PXP, que descreve de forma efetiva a dinâmica de cadeias de átomos de Rydberg sujeitas a restrições cinéticas. Investigamos sistematicamente o impacto de defeitos no estado inicial e de perturbações na Hamiltoniana sobre a dinâmica com scars. Modificações controladas no estado inicial, incluindo inversões de spin localizadas que preservam ou violam a restrição de bloqueio de Rydberg, revelam mecanismos distintos de decaimento da fidelidade e crescimento da entropia de emaranhamento. Notavelmente, defeitos que quebram a restrição podem induzir efeitos de congelamento local, aumentando a estabilidade das scars ao isolar cineticamente regiões da cadeia. No que diz respeito à Hamiltoniana, exploramos os efeitos de correções fisicamente motivadas derivadas de uma expansão de Schrieffer-Wolff a partir do modelo microscópico de Rydberg, além de perturbações genéricas com e sem desordem. Simulações numéricas, realizadas por diagonalização exata e evolução temporal de cadeias finitas, mostram que as correções de Schrieffer-Wolff introduzem apenas pequenas deformações na dinâmica com scars, enquanto a presença de desordem — especialmente quando combinada com termos que quebram a restrição — exerce um papel dominante na supressão dos revivals. Ao analisar observáveis como fidelidade, correlações locais, entropia de emaranhamento e sobreposição espectral, este trabalho caracteriza os efeitos das restrições cinéticas, da desordem e das perturbações microscópicas sobre a persistência da dinâmica com scars. Os resultados fornecem uma compreensão quantitativa de como diferentes mecanismos preservam ou degradam os revivals no modelo PXP. Este estudo contribui para o avanço da compreensão sobre dinâmicas não termais em sistemas quânticos restritos e oferece diretrizes para futuros esforços experimentais voltados à engenharia e estabilização desses estados.