Disorder-Free Localization

این پایان نامه مشارکتی در تقاطع تعدادی از میدان های فعال در ماده متراکم نظری و تجربی است، به ویژه آنهایی که مربوط به سیستم های بی نظم، مدل های یکپارچه، نظریه های گیج شبکه و دینامیک کوانتومی غیرتعادلی هستند. با نشان دادن قطعی محلی سازی بدون اختلال برای اولین بار، و پاسخ به یک سوال طولانی مدت در این زمینه، جنبه جدید مهمی را به درک ما از آرامش در سیستم های کوانتومی ایزوله کمک می کند. این امر با معرفی یک خانواده از مدل‌ها - که ارتباط نزدیکی با مدل‌های ماده متراکم پارادایماتیک دارند - و مطالعه دینامیک غیرتعادلی آنها از طریق ترکیبی از نگاشت‌های تحلیلی دقیق و مجموعه‌ای از تکنیک‌های عددی به دست می‌آید. این پایان نامه همچنین با محاسبه معیارهای درهم تنیدگی جدید و اغلب غیرقابل حل و همبستگی های خارج از زمان، به نظریه رفتار آشوب کوانتومی کمک می کند. یک پیشنهاد ملموس و امکان‌پذیر نیز برای تحقق تجربی و مطالعه دینامیکی خانواده مدل‌ها، بر اساس فناوری‌های موجود در حال حاضر ارائه شده است.

This thesis is a contribution at the intersection of a number of active fields in theoretical and experimental condensed matter, particularly those concerned with disordered systems, integrable models, lattice gauge theories, and non-equilibrium quantum dynamics. It contributes an important new facet to our understanding of relaxation in isolated quantum systems by conclusively demonstrating localization without disorder for the first time, answering a long-standing question in this field. This is achieved by introducing a family of models – intimately related to paradigmatic condensed matter models – and studying their non-equilibrium dynamics through a combination of exact analytical mappings and an array of numerical techniques. This thesis also makes contributions relevant to the theory of quantum chaotic behaviour by calculating novel, and often intractable, entanglement measures and out-of-time-ordered correlators. A concrete and feasible proposal is also made for the experimental realization and dynamical study of the family of models, based on currently available technologies.