Eigenstate thermalization hypothesis and integrals of motion
尽管本征态热化假设(ETH)的基础是基于随机矩阵理论,但物理哈密顿量和观测量与随机算子有很大不同。主要挑战之一是在ETH中嵌入局部运动积分(LIOM)。在这里,我们专注于他们的波动和结构的对角矩阵元素的局部可观测量的影响。我们首先表明,非零波动需要存在的LIOMs。然后,我们介绍了一个通用的协议来构建观测量,减去他们的投影LIOMs以及产品的LIOMs。该协议系统地减少了对角矩阵元素的波动和/或结构。我们验证了我们的论点,数值结果的可积和不可积模型。
2019-08-22 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Finite-size scaling of eigenstate thermalization
根据本征态热化假设(ETH),即使是孤立的量子系统也可以热化,因为典型观测量的本征态到本征态的涨落在大系统的极限中消失了。当然,孤立系本质上是有限的,计算这些量的主要方法是通过有限尺寸系统的数值计算。因此,本征态期望值的波动的有限尺寸标度是ETH的中心方面。在这项工作中,我们提出的数值证据表明,对于一般的不可可积系统,这些波动规模与一个普遍的幂律$D^{-1/2}$与尺寸$D$的希尔伯特空间。我们提供启发式的论点,在相同的精神,作为ETH,解释这个普遍的结果。我们的结果是基于三个家庭的模型,和每个模型的几个可观的分析。每个家庭包括可积的成员,我们展示了如何系统的大小,在那里的普遍幂律变得可见的是由接近可积性的影响。
2014-03-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Eigenstate thermalization hypothesis, time operator, and extremely quick relaxation of fidelity
本征态热化假设(ETH)坚持认为,对于不可积系统,每个能量本征态精确地给出了一类观测量的微正则期望值。作为ETH的一种机制,我们表明,能量本征态是操作定义的“时间算子”,这是热的热力学孤立的量子多体系统和近似正交的保真度的极短的弛豫时间的不可数的许多准本征态的叠加。通过这种方式,我们的场景提供了对ETH的理论解释。
2018-05-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation Theorem for Many-Body Pure Quantum States
我们证明了热力学第二定律和纯量子态的非平衡涨落定理,整个系统服从可逆幺正动力学,其中热浴的初始态不是正则分布,而是满足本征态热化假设(ETH)的单个能量本征态.我们的结果在数学上是严格的,并基于Lieb-Robinson界,它给出了多体量子系统中信息传播速度的上界。子系统的纠缠熵与热力学热有关,突出了信息-热力学联系的基础。我们通过对硬核玻色子的数值模拟证实了我们的理论,并观察到了从热涨落到裸量子涨落的动力学交叉。我们的结果揭示了第二定律源于量子力学的一个普遍的假设,并且可以通过人工孤立量子系统(如超冷原子)进行实验验证。
2017-03-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entanglement Entropy of Non-Hermitian Eigenstates and the Ginibre Ensemble
纠缠熵是刻画量子多体系统普适性的有力工具。在量子混沌厄米特系统中,典型的本征态在涨落很小的情况下具有接近最大的纠缠。在这里,我们表明,哈密顿显示非厄米多体量子混沌,建模的Ginibre系综,典型的本征态的纠缠熵被大大抑制。对于足够大的系统,熵不会随着希尔伯特空间维数的增加而增加,并且涨落是等阶的。我们得到了新的纠缠谱,它在复平面上具有无穷大的支持度和强的能量依赖性。我们提供的证据的普遍性和类似的行为被发现在非厄米的Sachdev-Ye-Kitaev(nSYK)模型,表明耗散多体量子混沌的Ginibre系综的普遍适用性。
2022-12-14 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Numerical Verification of Fluctuation Dissipation Theorem for Isolated Quantum Systems
涨落耗散定理~(FDT)是吉布斯态热平衡系统的标志。我们解决的问题是否FDT服从孤立的量子系统的能量本征态。在本征态热化假设的框架下,我们导出了能量本征态和对角系综中两次关联函数的形式表达式。它们满足Kubo-Martin-Schwinger条件,这是FDT的充分必要条件,在无限大系统的大小限制。我们还得到了有限尺寸系统FDT的有限尺寸修正。通过对XXZ自旋链模型的大量数值计算,我们证实了我们的FDT理论和有限尺寸修正。我们的结果可以作为一个有限尺寸系统的FDT的实验研究的指导方针。
2020-07-15 cond-mat.stat-mech
Non-Hermitian Hamiltonians Violate the Eigenstate Thermalization Hypothesis
本研究探讨本征态热化假说(ETH)在非厄米多体系统中的适用性,发现本征态涨落与平均值同量级、不存在热化,并通过Ginibre系综的数学结果及非厄米Sachdev-Ye-Kitaev模型等的数值结果验证了该现象的普遍性。
2023-03-06 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph
Kardar-Parisi-Zhang and glassy properties in 2D Anderson localization: eigenstates and wave packets
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore(新加坡国立大学量子技术中心);Department of Physics, National University of Singapore(新加坡国立大学物理系);MajuLab, CNRS-UCA-SU-NUS-NTU International Joint Research Unit(CNRS-UCA-SU-NUS-NTU国际联合实验室(MajuLab));Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems(马克斯·普朗克复杂系统物理研究所)
本文通过KPZ框架揭示二维安德森局域化中波动的普遍性及玻璃性质,展示本征态与波包的标度行为。
2025-12-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Fragmented eigenstate thermalization versus robust integrability in long-range models
Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所);University of Connecticut(康涅狄格大学)
研究长程模型中积分性稳定性,揭示非广泛、广泛单体和广泛双体扰动对热化的影响,提出基于对称性的框架解释积分性稳定性。
2026-04-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
On thermalization in random free fermions: Statistical origins and energy-dependent ETH structure
School of Mathematics & Physics, Yancheng Institute of Technology(盐城工学院数学与物理学院);School of Physics, Hubei University(湖北大学物理学院)
通过随机矩阵分析,研究随机自由费米子模型的热化,推导热化函数及其衰减,证明涨落消失,并建立弱ETH型自平均的可解模型。
2026-10-20 cond-mat.stat-mech
Eigenstate Thermalization in Long-Range Interacting Systems
受最近关于可调远程相互作用量子系统的离子实验的启发[B.Neyenhuis等人,Sci.Adv.3,e1700672(2017,https://doi.org/10.1126/sciadv.1700672)],我们测试了具有幂律相互作用$\sim 1/r^α$的系统的强本征态热化假设(ETH)。我们数值证明,强ETH通常至少适用于具有$α\geq 0.6$的系统,其中包括库仑,库仑偶极和偶极-偶极相互作用。与短程相互作用系统相比,对于长程相互作用系统,一般局部可观测量的本征态期望值明显偏离其微正则系综平均值.我们发现,Srednicki的anonymity打破了$α\lesssim 1.0$至少对于相对较大的系统尺寸。
2022-04-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Assigning Temperatures to Eigenstates
在有限孤立量子系统的热化研究中,一个不可避免的问题是温度的定义。我们研究和比较不同的可能方式分配温度的能量或等价的本征态在这样的系统。在热化的背景下,一个常用的温度分配是基于正则能量-温度关系,它只依赖于能量本征值,而不依赖于本征态的结构。对于本征态,我们考虑通过最小化本征态密度矩阵和正则密度矩阵之间的距离来定义温度。我们发现,对于完整的本征态,最小化的温度取决于所选择的距离测量和匹配的正则温度的轨迹距离,但是,这两个矩阵是不接近的。随着减少密度矩阵,最小化的温度有波动,规模与子系统和系统的大小,但似乎是独立的距离测量。当温度趋于正则温度时,在特定的极限下,两个矩阵变得等价。
2023-02-01 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Approximate quantum error correction, eigenstate thermalization and the chaos bound
本研究在满足本征态热化假说的多体系统中,建立量子纠错、热化与量子混沌的定量联系,证明混沌界直接约束近似纠错码的误差,并推导了动力学涨落与涨落-耗散关系的界。
2025-10-30 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Statistical levels and spatial modes of Fock-space heterogeneity in many-body localization crossovers
Lanzhou University(兰州大学)
本研究提出基于构型空间距离分布的方差分解框架,解析多体局域化交叉中异质性的统计层次与空间模式,揭示随机与准周期系综的差异及样本间波动机制。
2026-11-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Lifetime of the arrow of time inherent in chaotic eigenstates: case of coupled kicked rotors
提出了一种与目标量子系统弱耦合的线性振子作为检测器来测量系统所表现出的不可逆性的寿命,并将经典混沌耦合的踢动转子作为理想的例子进行了研究。寿命的急剧增加密切相关的纠缠熵(EE)之间的踢转子的增强。在向完全纠缠态过渡的过程中,本征态的EE会发生剧烈的涨落,而寿命也会随着EE的涨落而发生相应的涨落.在完全纠缠态中,涨落消失,但寿命不再是唯一的,而是与叠加本征态的数目成正比,与完全叠加态的Hilbert空间维数的平方成正比.
2015-10-01 cond-mat.stat-mech
Integral fluctuation theorems and trace-preserving map
本文通过将测量与演化整合到完全正的保迹映射中重写熵产生生成函数,揭示了积分涨落定理的物理起源,并推广至准概率情形。
2024-06-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Monotonicity of eigenstate thermalization hypothesis in two-dimensional systems
Tezpur University(特佐普尔大学)
通过数值研究二维系统中本征态热化假设的包络f函数,发现其通常随熵单调增加,且随系统尺寸增大而局部变平,变平率与系统尺寸或粒子数成正比,但热相变序参量的f函数违反单调性。
2026-06-03 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Multipartite entanglement structure in the Eigenstate Thermalization Hypothesis
在本征态热化假设下,研究了热纯态的量子费舍尔信息(QFI)和多体纠缠结构。在正则系综和ETH中,量子费舍尔信息可以从响应函数显式地计算。在ETH的情况下,我们发现QFI的表达式限制了上面相应的规范表达式。这意味着,尽管局部可观测量的平均值和波动与它们的正则对应物无法区分,但状态的纠缠结构是完全不同的;随着差异的放大,例如,在热相变附近。我们还提供了一个最先进的数值例子的情况下,量子费舍尔信息在量子多体系统是广泛的,而相应的量在正则系综消失。我们的研究结果有直接相关的纠缠结构的淬火多体动力学的渐近状态。
2020-01-31 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Effect of Rare Fluctuations on the Thermalization of Isolated Quantum Systems
我们考虑孤立的量子系统在参数突然变化后的热化问题,即所谓的量子猝灭。第一部分研究了热化的预处理,重点研究了时均密度矩阵的统计性质和末态本征态中观测量的期望值。我们发现本征态是导致某些无限可积模型不能热化的原因,而对于某些有限大小的非可积系统,如Bose-哈伯德模型,本征态起着重要的作用。我们强调有限尺寸效应对孤立量子系统热化的重要性,并讨论了热化的两种替代方案,以及修剪正确方案的方法。
2011-01-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Large fluctuations of the first detected quantum return time
一个量子粒子需要多长时间才能回到原点?如先前在旨在检测返回的重复投影测量下所示,闭合循环产生几何相位,其示出平均第一检测到的返回时间被量化。对于临界采样时间或当调谐哈密顿量的参数时,修改该缠绕数。这些不连续的跃迁表现出返回时间的巨大波动。虽然这个问题的一般形式主义进行了详细的研究,波动的幅度,这是定量的基本,仍然很差的特点。在这里,我们推导出显式表达式的方差的返回时间,量子行走在有限的希尔伯特空间。发散方差的分类方案,提出了四种不同的物理效应:芝诺制度,当重叠的能量本征态和检测到的状态是小的,当两个或三个阶段的问题合并。这些方案提出了不同的物理效应,可以分析与波动的返回时间在这里调查,导致一个拓扑依赖的时间-能量不确定原理。
2019-10-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Universal Work Fluctuations during Shortcuts To Adiabaticity by Counterdiabatic Driving
反绝热驱动(CD)利用辅助控制场来调整量子系统的非平衡动力学,使得有限时间热力学中耗散功的抑制和无摩擦的最佳热机工程成为可能。我们表明,虽然辅助控制所做的平均工作消失,CD导致扩大的工作分布。我们推导出一个基本不等式,涉及非平衡工作波动的操作时间和量化的热力学成本CD在临界和非临界系统。
2017-03-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Statistics of work and fluctuation theorems for microcanonical initial states
在微正则状态下,通过控制参数的变化对系统所做的工作,其特征在于它的统计。系统哈密顿量的本征态之间的跃迁几率在参数变化的开始和结束时服从一个细致平衡关系,由此得到各种形式的微正则涨落定理.作为一个例子,考虑了二维谐振子势的突然变形,证实了微正则Jarzynski等式在控制参数变化前后连接能量本征值简并度的有效性.
2013-05-10 cond-mat.stat-mech
Properties of Quantum Systems via Diagonalization of Transition Amplitudes II: Systematic Improvements of Short-time Propagation
本文在文献[1]中对研究非相对论量子系统性质的空间离散演化算符精确对角化方法的分析基础上,对该方法进行了实质性的改进。我们应用最近推出的有效行动的方法获得很高的阶的传播子的短时扩展计算空间离散化的演化算子的矩阵元素。这提高了许多数量级以前使用的近似离散矩阵元素,并允许我们数值获得大量的准确的能量本征值和本征态使用数值对角化。我们说明这种方法在几个一维和二维模型。通过与半经典累积态密度的比较,对数值计算的高阶本征态的质量进行了评估。
2009-12-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-th
Out-of-time-order correlations and the fine structure of eigenstate thermalisation
无序量子化器(OTOC)已经成为研究相互作用量子多体系统中量子信息动力学和热化的一种工具。最近有人认为,OTOC的预期指数增长与标准本征态热化假说(ETH)中编码的相关性之外的相关性的存在有关。我们明确地表明,通过广泛的数值分析的运营商矩阵元素的统计数据结合OTOC动态的详细研究,OTOC确实是一个精确的工具,探索的ETH的细节。特别是,虽然短时间的动态为主的相关性,长时间的饱和行为给出了明确的指示运营商相关的能量尺度$ω_{\textrm{GOE}}$相关的出现一个有效的高斯随机矩阵理论。我们提供了一个估计的有限尺寸标度的$ω_{\textrm{GOE}}$的一般类的观测组成的本地运营商的总和在无限温度制度和发现的线性行为的模型考虑。
2021-09-17 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Reformulating Chemical Equilibrium in Reacting Quantum Gas Mixtures: Particle Number Conservation, Correlations and Fluctuations
University of Oviedo(奥维耶多大学)
该研究重新表述了反应量子气体混合物的化学平衡,通过引入全局粒子数守恒约束,揭示了相关性与涨落的量子特性,并过渡到经典理想气体极限。
2025-07-30 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Short remarks on the so-called fluctuation theorems and related statements
证明了“广义涨落耗散定理”[Physica A 106,443(1981)]涵盖了后来提出的“涨落定理”和有关的统计等式。
2011-06-03 cond-mat.stat-mech
Canonical Universality
如果仅探测所有自由度的实质上小部分,则处于纯态的孤立量子系统可以被感知为热的。我们提出,在混沌量子多体系统中,所有能量涨落足够小的态都近似热态。我们把这个假设称为典范普适性(Canonical Universality,CU)。CU假设补充了本征态热化假设(ETH),ETH提出混沌系统的单个能量本征态是热的。可积系统和MBL系统不满足CU。我们提供了理论和数值证据支持CU假说。
2017-07-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Contrasting work fluctuations and distributions in systems with short-range and long-range correlations
结果表明,工作的波动和工作的分布函数是根本不同的系统与短程与长程相关。考虑长程关联的两种情况是平衡各向同性铁磁体中的磁功涨落和具有温度梯度的非平衡流体中的功涨落。在前一种情况下的长程相关是由于平衡戈德斯通模式,而在后者中,他们是由于一般的非平衡效应。磁的情况是特别感兴趣的,因为外部磁场可以用于将系统从具有长程相关性的系统调谐到仅具有短程相关性的系统。它表明,在系统中的工作分布是非常广泛的长程相关性相比,只有短程相关性的系统。令人惊讶的是,这些结果意味着波动定理,如Jarzynski波动定理是更有用的系统与长程相关性比系统与短程相关性。
2017-01-20 cond-mat.stat-mech
Brownian bridges for late time asymptotics of KPZ fluctuations in finite volume
研究了一维周期边界完全非对称简单排斥过程中的高度涨落,重点研究了初始条件对非平衡定态的后期弛豫的影响.利用主本征态的矩阵乘积表示的重新表述,在大尺度上的高度的统计表示,对于任意的初始条件,在独立的标准布朗桥的极值。与早期的精确贝特渐近比较,导致显式的非相交布朗桥的端点之间的距离呈指数分布的条件概率。
2018-08-23 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Scale-invariant critical dynamics at eigenstate transitions
本文探讨了本征态临界转变(从量子混沌到局域化)中的标度不变动力学,发现临界点处的存活概率和谱形式因子不仅在晚期,在中期也表现出标度不变性,该结论适用于多种二次与相互作用模型。
2023-12-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Inter-basin fluctuations in glass-forming liquids: short time and long time thermodynamic susceptibilities
从能盆和能盆间跳跃两个方面分析了玻璃形成剂中局部结构涨落的热力学效应。根据测量的时间尺度,人们观察到与一组狭窄的盆地相关的短时间热力学性质,或包括结构弛豫的平衡性质。盆地间的跳跃性表现为压力、内能等热力学短时特征的波动。建立了压力和内能的盆间波动与长、短时磁化率之差的关系式,并在此基础上讨论了构造对温度和压力的相对敏感性。
2002-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Short-time fluctuations of displacements and work
本文讨论了经典多体系统中粒子位移极短时间涨落的初始行为的一个新定理。它适用于平衡和非平衡系统,其中之一是围绕高斯函数的工作波动分布的级数展开。为了确定这个系列的扩展是有效的时间尺度,我们提出了初步的数值计算结果的Lennard-Jones流体。这些结果表明,级数展开收敛到皮秒量级的时间尺度,低于该量级,可以使用简单的高斯函数来描述位移的分布。
2006-11-22 cond-mat.stat-mech
Supercurrent fluctuations in short filaments
我们评估的平均值和标准偏差的超导纳米桥,作为温度和相位差的函数,在平衡的情况下。我们还评估了作为经过时间的函数的超电流的自相关性。超电流波动的行为与正常电流的行为有质的不同:它们依赖于相位差,具有不同的温度依赖性,并且对于适当的范围,它们的标准偏差与探测时间无关。我们考虑了两种完全不同的细丝,得到了非常相似的结果。超电流的波动原则上是可以测量的。
2011-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Finite-time fluctuations for the totally asymmetric exclusion process
研究了$L$周期格点上的一维完全非对称简单排斥过程(TASEP),它是描述经典硬核粒子同向跳跃的Markov过程.研究了含$N=L/2$粒子的半填充体系中,大$L$在时间尺度$t\sim L^{3/2}$上向非平衡稳态的弛豫过程.使用大的$L$渐近的Bethe anomaly公式的本征态,精确的表达式取决于重新标度的时间$t/L^{3/2}$得到的平均和两点函数的局部密度,并为简单的(固定,平坦和步骤)初始条件下的电流波动,与以前的结果为无穷大系统的固定大偏差。最后的公式有一个很好的解释,在一个功能的积分与标量场的作用在一个线性势。
2016-03-07 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Overlap Structure and Free Energy Fluctuations in Short-Range Spin Glasses
针对短程自旋玻璃低温相的纯态混合问题,构造受边重叠范围约束的新型亚稳态,并证明任意维度下混合 Gibbs 态内纯态间自由能差涨落方差随体积线性发散。
2024-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech math-ph