Thermalization Regimes in a Chaotic Tavis-Cummings Model
University of Houston(休斯顿大学)
研究混沌Tavis-Cummings模型中的热化现象及其对量子光谱学的影响,通过量子混沌和厄尔戈迪city探讨多体效应和输出光子统计特性。
2026-04-27 quant-ph
Single-particle eigenstate thermalization in quantum-chaotic quadratic Hamiltonians
研究了两种典型的量子混沌二次哈密顿量:二次Sachdev-Ye-Kitaev(SYK 2)模型和三维Anderson模型在局域化跃迁下的单粒子本征态的局域和非局域算符的矩阵元.我们表明,他们显示本征态热化归一化可观。具体来说,我们表明,对角矩阵元素表现出消失的本征态到本征态的波动,和方差成正比的逆希尔伯特空间维度。我们还证明了对角线和非对角线矩阵元素的方差之间的比率是$2$,如随机矩阵理论所预测的。我们研究了观测量的矩阵元素的分布,并确定它们不一定是高斯分布。我们确定了分布为高斯分布的可观察量类别。
2021-12-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Chaos and Thermalization in the Spin-Boson Dicke Model
我们提出了一个详细的分析自旋玻色子迪克模型中的混沌和热化的发病之间的联系。该系统具有两个自由度的经典极限,并呈现规则和混沌区域。我们的研究的本征态期望值和非对角元素的光子数和激发原子数的分布验证了对角和非对角本征态热化假设(ETH)在混沌区域,从而确保热化。ETH的有效性反映了本征态的混沌结构,我们用von Neumann纠缠熵和Shannon熵证实了这一点。我们对Shannon熵的研究结果也证明了在研究Dicke模型的无界谱时,所谓的“有效基”优于广泛使用的Fock基.有效的基础,使我们能够获得更多的收敛状态比什么可以达到与Fock基础。
2023-01-13 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
A measure of chaos from eigenstate thermalization hypothesis
本文提出以本征态热化假说中非对角矩阵元的能量差衰减指数 $γ$ 度量量子混沌,给出 $γ=β/4$ 界限,并通过 SYK 模型与 XXZ 自旋链验证其有效性。
2024-01-24 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Strong Eigenstate Thermalization from Mean-Ergodic Non-chaotic Dynamics
Visvesvaraya National Institute of Technology(维斯瓦萨瓦拉国家理工学院)
本文通过双 kicked top 模型展示了一个非混沌但平均遍历的多体系统在量子区域表现出强本征态热化假说,表明强 ETH 可以是平均遍历性的量子类比。
2026-06-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Many-body eigenstate thermalization from one-body quantum chaos: emergent arrow of time
对统计力学的一个深刻探索是不可逆性的起源--时间之箭。由于孤立量子系统实验中达到的前所未有的控制程度和无序相互作用系统中多体定域理论的快速发展,提供了新的刺激物。这些系统的(多体)本征态热化(ET)的建议加强了共同的信念,即相互作用或外部随机性是需要热化。在这里,我们揭示了一个量子热化机制挑战这一信念。我们发现,只要存在单体量子混沌,当一个纯粹的多体状态演化时,时间之箭就可以出现,即使没有相互作用或随机性。在远大于表示量子-经典对应破裂的Ehrfest时间的时间中,量子混沌运动导致热[费米-狄拉克(FD)或玻色-爱因斯坦(BE)]分布和单个本征态的热力学。这些结果为孤立量子系统的统计力学和热力学奠定了动力学基础。
2016-06-24 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Extreme value statistics and eigenstate thermalization in kicked quantum chaotic spin-$1/2$ chains
该研究通过 kicked 自旋-1/2 场 Ising 模型,发现量子混沌系统中最大纠缠本征值不遵循 Tracy-Widom 分布而遵循 Weibull 分布,但热化性质仍满足本征态热化假设。
2025-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum master equation from the eigenstate thermalization hypothesis
该研究基于本征态热化假设推导了弱耦合混沌纯态浴系统的量子主方程,揭示马尔可夫性与局域细致平衡的产生机制,经数值验证并对比可积浴差异,拓展了开放量子系统理论的适用范围。
2025-09-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermalization and Mpemba-like patterns in effective temperature dynamics of strongly coupled dissipative quantum chaotic systems
Fuyao University of Science and Technology(福耀科技大学);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Stony Brook University(石溪大学)
研究揭示强耦合量子混沌系统中异常热化现象,通过分析SYK模型中的温度动力学,发现非平衡统计驱动的MPCs现象及对引力系统的影响。
2025-11-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Thermalization and ergodicity in many-body open quantum systems
我们研究了局部耦合到外浴的多体量子系统的热化。结果表明,量子混沌系统热化,也就是说,他们表现出松弛不变的遍历状态,在散装,很好地近似的巨正则态。此外,由此产生的各态历经状态的大部分不依赖于细节的浴。另一方面,对于可积系统,不变态与浴有关,与巨正则态不同。
2010-04-02 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Thermalization in one- plus two-body ensembles for dense interacting boson systems
采用玻色子的一加二体随机矩阵系综,计算了在五个单粒子能级(N=5)中,具有10个玻色子(m=10)的系统的温度和熵随二体相互作用强度λ的变化。发现在区域λ \sim λ t中,不同的定义给出了基本相同的温度和熵值,从而定义了一个热化区域。此外,还导出了λ_t的(m,N)依赖性。当能级涨落从Poisson变为GOE,强度函数从Breit-Wigner变为Gaussian时,λ t比λ值大得多。
2012-09-02 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Thermalization of Atom-Molecule Bose Gases in a Double-Well Potential
研究了双势阱中原子-分子玻色气体的非平衡动力学。在这个系统中,内部原子-分子隧穿对动力学有重要影响。我们通过研究量子系统的能级统计来研究动力学的周期性。我们发现,混沌能量本征态是由阱间隧穿和原子-分子内部隧穿的竞争引起的。此外,我们还证明了当系统处于混沌状态时,全量子动力学中的物理量会松弛到微正则平均。这种热化是由本征态热化假说(ETH)的验证引起的。我们数值计算表明,ETH的发病同时发生的混沌。此外,我们还证明了能量本征态在混沌发生的同时也成为指数局域态。
2011-04-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Temperature of a single chaotic eigenstate
在单本征态的水平上,讨论了封闭的有限随机相互作用玻色子系统中热化的开始。主要的兴趣是在出现的玻色-爱因斯坦分布的单粒子占领数,建立一个全球和当地的标准热化。我们展示了如何定义一个给定的本征态的温度,只要它具有由单粒子状态定义的基础上的混沌结构。作为粒子间相互作用和能量的函数的本征态温度的解析表达式是由数值数据补充。
2017-05-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Probing chaos and thermalization through out-of-time-ordered correlators in random field spin chains
Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad(莫蒂拉尔·尼赫鲁国家技术学院阿拉哈巴德)
通过数值研究随机场海森堡自旋链中时间外序关联器(OTOC)的动力学,发现OTOC的饱和过程可区分可积与混沌区域,并揭示长程谱统计在表征混沌中的有效性。
2026-06-18 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Quantum Signature of Chaos and Thermalization in Kicked Dicke Model
我们用Floquet算符研究了Kicked Dicke模型(KDM)的量子动力学,分析了混沌与热化之间的联系。通过适当选取海森堡运动方程的经典极限,构造了哈密顿映射,研究了相应的相空间动力学,通过调节踢击强度,该相空间动力学表现出从规则运动到混沌运动的交叉。不动点分析和李雅普诺夫指数(LE)的计算为我们提供了一个完整的相空间动力学的混沌开始的图片。我们对Floquet算子进行了谱分析,包括准能间距分布、结构熵的计算,并证明了在混沌区与随机矩阵理论的对应关系。最后,我们分析了玻色子扇区和自旋扇区的热力学和统计性质,并讨论了这种周期性被踢系统如何按照统计力学的规律弛豫到热化态。我们引入了有效温度的概念,并表明在热力学极限下出现了微正则图像,表明在这样的系统中发生了热化。
2016-05-09 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Quantum chaos and effective thermalization
我们证明了经典混沌条件下幺正量子动力学的有效平衡。我们以迪克模型的典型例子为重点,展示了Glauber $Q$或Husimi函数如何促进热化过程的建设性描述,其中演化方程是福克-普朗克类型的。该方程描述了经典漂移和量子扩散在收缩和扩张方向上的竞争。通过这种机制,系统遵循“量子平滑”的平衡方法,避免了经典混沌流固有的臭名昭著的奇异性。
2012-03-21 cond-mat.mes-hall nlin.CD quant-ph
Thermalization in the Two-Body Random Ensemble
利用几类观测量期望值的遍历性原理,研究孤立费米子系统的热化过程。两体随机系综是研究量子混沌,特别是从可积到混沌的动力学转变的一个范例模型。通过精确对角化,我们分析的相关性的本征态热化假设以及其他因素的影响,如能量和结构的初始状态,或希尔伯特空间的维数。我们还获得了解析表达式连接的热化程度为一个给定的观察与所谓的数量的主成分的过渡强度起源于一个给定的能量,与整个希尔伯特空间和微正则能量壳的尺寸,并与相关性产生的观察。作为剩余相互作用的强度增加了秩序到混沌过渡发生,我们表明,维格纳谱波动,这是标准的签名混乱的发病,是不足以保证热化在有限的系统。当所有的混沌特征都被满足时,包括本征函数的准完全离域,本征态热化假设是某些类型的可观测量的热化的机制,例如占领和强度函数算子的(线性组合)。我们的研究结果还表明,完全混沌系统将热化相对于大多数可观测的热力学极限。
2011-10-22 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Thermalization of small quantum systems: From the zeroth law of thermodynamics
孤立量子系统的热化是近年来研究的热点,并取得了重要进展。本文从热力学第零定律的角度出发,考虑复合系统的薛定谔演化,研究了与大混沌环境相互作用的小量子系统的热化。也就是说,我们考虑一个小的量子系统,它与一个大的环境系统接触;在它们放松之后,它们被分离,并研究它们的温度。我们的问题是在什么条件下小系统可能具有与环境温度相同的可检测温度。这应该是小量子系统热化并具有明确定义的温度的必要条件。利用一个充当温度计的二能级探测量子系统,我们发现第零定律适用于量子混沌系统,而不适用于可积系统。
2019-06-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermalization of isolated quantum many-body system and the role of entanglement
本文从理论上证明,孤立多体量子系统中可观测量热平均值源于纠缠能量本征态,且其期望值与边际分布等价于微正则和正则平均值。
2024-04-18 quant-ph
Correlation Functions and Chaotic Behavior of the SYK Chain Model in Pure States
本文通过精确对角化研究 SYK 链纯态能量本征态,发现其两点相关函数接近热态且信息置乱高效,表明纠缠熵中的缓慢热化并不普遍适用于所有热化与置乱探针。
2025-08-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.other hep-th
Thermalization of Quantum Many-Body Scars in Kinetically Constrained Systems
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
本文通过扩展ETH至巨正则统计,揭示了动能受限系统中量子多体疤痕与热态的统一热化机制,解决了非 ergodic 性与热化之间的矛盾。
2025-06-24 quant-ph
Thermalization of finite many-body systems by a collision model
我们构造了一个有限多体系统热化的碰撞模型描述,通过仔细推导相应的Lindblad型主方程的弱耦合制度。使用两个级别的目标系统的例子,我们表明,碰撞模型热化是至关重要的依赖于各种相关的系统和浴的时间尺度,并确保环境是由与系统的过渡频率共振的附属。利用这一点,我们扩展我们的分析表明,我们的碰撞模型可以导致热化的某些类别的多体系统。我们确定,对于经典相关系统,我们的方法是有效的,同时我们也强调了它的缺点,特别是在达到纠缠热态方面。
2019-12-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Analytic model of thermalization: Quantum emulation of classical cellular automata
介绍了一种对经典可逆元胞自动机进行量子仿真的新方法。将该方法应用于混沌元胞自动机,得到的量子多体系统在所有能量本征态和本征值都可解的情况下实现了热化。这些显式的解决方案,使我们能够验证一些方案的热化这个系统的有效性。我们发现,两个领先的情况下,本征态热化假设的情况下,大有效尺寸的情况下,不解释热化在这个模型中。
2018-07-02 cond-mat.stat-mech nlin.CG quant-ph
Bounds on chaos from the eigenstate thermalization hypothesis
我们表明,已知的约束的增长率的混乱的多体量子系统的时间顺序的四点相关直接从一般结构的运营商矩阵元素的系统,遵守本征态热化假设。这将孤立多体量子系统中热行为的两个关键范例联系在一起。
2019-11-05 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Localization and the effects of symmetries in the thermalization properties of one-dimensional quantum systems
我们研究如何接近一个可积点或本地化作为一个接近原子极限,以及混合的对称性在混沌域,可能会影响有限的一维系统的热化的发病。我们考虑的系统的硬核玻色子在半充满最近邻跳跃和相互作用,次近邻相互作用。后者打破了可积性,并诱导基态超流到绝缘体的转变。通过完全精确对角化,我们研究了混沌指标和少体观测量。我们发现,当不同的对称部门混合,混沌指标与特征向量,相反的特征值相关的,捕获的发病混沌。本征向量的复杂性和少体观测量的期望值的结果证实了本征态热化假设在混沌区的有效性,因此热化的发生。我们还研究了与从可积到混沌和从混沌到局域化的过渡有关的少体观测量的非对角矩阵元的性质。
2013-02-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermalization and Heating Dynamics in Open Generic Many-Body Systems
在过去的十年里,我们对孤立量子系统热化的理解取得了显著的进展。将本征态热化假设与量子测量理论相结合,将量子热化框架扩展到开放多体系统。一个通用的多体系统进行连续观测示出热化在一个单一的轨迹水平。我们表明,非幺正性质的量子测量的原因是在孤立系中看不见的几个独特的热化机制。我们提出的数值证据,我们的研究结果,通过应用我们的理论,可以在实验中实现原子腔系统和量子气体显微镜的特定模型。我们的理论提供了一个通用的方法来确定的有效温度的量子多体系统的Lindblad主方程,因此应适用于噪声动力学或耗散系统耦合到非热马尔可夫环境以及连续监测系统。我们的工作提供了另一种见解,为什么热力学如此普遍。
2018-10-03 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Quenches, Thermalization and Many-Body Localization
我们推测,强关联量子系统中量子猝灭后的热化与准粒子空间中的多体离域密切相关。在各向异性海森堡自旋链中,用不同类型的可积性破缺项来检验这种情况。我们首先通过分析能级间距统计和系统本征态的参与率倒数来量化可积性的偏差。然后,我们专注于热化,通过研究各向异性参数突然淬火后的动力学。我们的数值模拟清楚地支持该猜想,只要可积性破缺项均匀地作用在准粒子空间上,以这种方式诱导遍历所有相关的希尔伯特空间。
2011-04-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Eigenstate thermalization and ensemble equivalence in few-body fermionic systems
我们研究本征态热化的观点消失的粒子和热流之间的少体费米哈密顿量准备在其本征态之一和外部,弱耦合费米-狄拉克气体。后者作为一个测温探针,其温度和化学势设置,使两个子系统之间既没有粒子也没有热流。我们认为,探测温度可归因于少费米子本征态,因为它随能量从本征态到本征态的变化是平滑的,它在很宽的能量范围内等于由热力学关系式得到的温度,它在有限的参数范围内与两个系统之间的耦合细节无关,(iv)满足热力学第零定律的传递性条件;(v)与卡诺定理一致。这些条件基本上与少数费米子之间的相互作用无关。当相互作用强度较弱时,少费米子系统中的轨道占位数与Fermi-Dirac分布不同,使得来自或流向探测器的部分电流最终会改变其状态。我们发现(vi)在一定的临界相互作用强度以上,轨道占位率变得接近Fermi-Dirac分布,导致少费米子系统和探针之间的真正平衡。我们的结论是,对于具有足够的强相互作用的少体系统,Deutsch和Srednicki的本征态热化假设是由系综等价性补充的:单个多体本征态定义了一个微正则系综,该系综等价于正则系综。
2019-09-16 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Thermalization in many-fermion quantum systems with one- plus random $k$-body interactions
本文研究了具有一体加随机 $k$ 体相互作用的多费米子系统的热化机制,利用 $q$-Hermite多项式获得态密度参数 $q$ 和强度函数方差的解析描述,并证实条件 $q$-正态分布能准确刻画热力学区域内的强度函数转变。
2023-02-25 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Engineered thermalization and cooling of quantum many-body systems
我们开发了一个计划,工程真正的热态模拟量子模拟平台耦合本地自由度驱动,耗散的辅助赝自旋。我们在多体量子自旋晶格模拟环境中演示了该方案。玻恩-马尔可夫主方程描述的多体系统的动力学的开发,我们表明,如果辅助能量周期性调制,与精心选择的时间尺度层次,可以有效地热化的多体系统。通过对含时动力生成元的分析,确定了真实热态是一般系统哈密顿量的近似动力不动点的条件。最后,我们通过数值模拟评估热化协议,并讨论在当前量子模拟硬件上实现的前景。
2020-06-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Chaos, Thermalization, and Non-locality
本文通过数值研究由两类可积哈密顿量构造的非局域可积模型,发现非局域性可在无量子混沌的情况下驱动系统热化到典型态,同时破坏量子关联。
2025-08-27 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Eigenstate thermalization and disappearance of quantum many-body scar states in interacting fermion systems
最近量子多体疤痕态的发现揭示了在不可积系统中存在违反本征态热化假设的低纠缠态的可能性。这种低纠缠熵的态是罕见的,但自然存在于自由费米子的可积系统中。在这里,我们通过分析证明,当费米子之间引入任意的弱相互作用时,这些非典型状态总是会被消除。特别是,我们发现,有一个多体疤痕态的概率与纠缠熵满足一个子体积标度律的系统大小的两倍指数下降。因此,我们的结果提供了一个量化的论点疤痕状态的相互作用费米子系统中的消失。
2023-01-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermalization of locally perturbed many-body quantum systems
直接从微观组成部分的量子多体动力学推导宏观系统热化的条件是理论物理学中一个长期存在的挑战。众所周知的本征态热化假设(ETH)被认为是一个关键的机制,但迄今为止,对一般系统的严格验证。相比之下,一个较弱的变体(弱ETH)对很多系统都是成立的,甚至包括许多可积模型,但它对热化问题的影响在很大程度上还没有被探索。在这里,我们分析表明,满足弱ETH的系统表现出热化的两个非常自然的类远离平衡的初始条件:绝大多数的所有纯态与一个预设的非平衡期望值的一些给定的本地观察,和吉布斯状态的哈密顿量随后受到量子淬火的形式突然改变一些本地系统的属性。
2022-02-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Normal weak eigenstate thermalization
本文提出并证明“正常弱本征态热化”,表明单粒子量子混沌可保证少体可观测量对角矩阵元方差多项式消失,并通过多个二次与可积相互作用模型数值验证。
2025-05-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Grand Canonical-like Thermalization of Quantum Many-body Scars
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
本研究提出修正的ETH框架,揭示量子多体疤痕的热化机制与低密度态区域的关联。
2026-03-06 quant-ph
Quantum chaos, thermalization and tunneling in an exactly solvable few body system
表现出经典混沌的量子特征的精确可解模型既罕见又重要--鉴于孤立量子系统中遍历行为和热化的机制及其与不可积性的联系正在积极研究中,更是如此。在这项工作中,我们研究了几个量子比特的量子系统,这些量子比特被集体建模为踢顶,这是量子混沌的教科书例子。特别是,我们表明,3和4量子比特的情况下是完全可解的,但有趣的是,可以显示遍历性和热化的签名。通过推导纠缠熵和纠缠度的解析表达式,我们发现具有排列对称性的随机态的长时间平均值和系综平均值在某些参数范围内是一致的。与使用最近的transmons为基础的实验实现3量子比特的情况下的数据的结果相比,我们发现协议的时间短,包括一个特殊的阶梯状行为的相关性的一些国家。在4量子比特的情况下,我们指出了经典极限中两个稳定岛之间的动态隧穿的前兆。数值结果表明,大量的量子比特的出现的经典极限,包括签名的分歧。
2018-08-23 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Relaxation and Thermalization of Isolated Many-Body Quantum Systems
我们提供了一个概述,我们的数值和分析研究孤立的相互作用的量子系统,瞬间淬火出平衡。我们描述了一个新的平衡的松弛过程,并获得了完全随机矩阵和现实系统的两体相互作用的松弛时间的下界。我们表明,松弛后的时间波动的大小与系统的大小呈指数衰减没有太多的退化系统。我们还讨论了热化的条件,并证明它可以发生后,在空间中的局部和整体淬火。分析系统,初始状态,和少体可观的实验与光晶格访问。
2016-04-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum thermalization of gauge theories: chaos, turbulence and universality
在这个演讲中,我们讨论了2+1时空维中$\mathbf{Z}_2$格点规范理论的实时热化动力学。虽然经典热化通常与混沌行为,湍流和普适性有关,但这些现象在量子力学系统中的表现尚不清楚。然而,当从纠缠结构的角度来看时,我们发现量子热化在特征阶段进行,并揭示了与经典对应物显着相似的现象:混乱、湍流和普遍性。
2021-11-01 hep-lat hep-ph quant-ph
Energy relaxation via quantum thermalization: A superconducting qubit coupled to an interacting many-body two-level system
Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院)
研究通过量子热化建模超导量子比特与多体TLS系统的能量弛豫,发现热化抑制了量子比特与TLS间的相干能量交换,导致指数衰减,弛豫时间与耦合强度平方成反比。
2026-08-21 quant-ph
Timescales for Deep and Full Thermalization
TU Dresden, Institute of Theoretical Physics and Center for Dynamics(德累斯顿工业大学理论物理研究所与动力学中心);Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems(马克斯·普朗克复杂系统物理研究所)
研究比较了深度热化与完全热化在时间尺度上的表现,发现深度热化所有矩以相同速率放松,而完全热化在高阶相关函数中更快达到平衡。
2026-04-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermalization in a quasi-1D ultracold bosonic gas
我们研究了一维系统中导致热化的碰撞过程。对于两体碰撞,横模的激发是能量交换和热化的先决条件。在非常低的温度下,横模的激发被指数抑制,两体碰撞的热化停止,系统应该变得可积。在量子力学中,更高径向模的虚激发是可能的。这些虚拟激发的径向模式引起有效的三体速度变化碰撞,导致热化。我们发现,这些三体弹性相互作用被抑制成对的量子关联时,接近强关联制度。如果相对动量$k$与两体耦合常数$c$相比较小,则三粒子散射态会被因子$(k/c)^{12}$抑制,该因子与$γ^{12}$成正比,即与Lieb-Liniger参数$γ\gg 1$极限中零距离处三体关联函数的平方成正比。这表明,在一维量子系统中,它不是两体碰撞的冻结,而是强量子关联,这确保了在实验相关的时间尺度上没有热化。
2010-07-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Entanglement propagation in thermalization of an isolated quantum system
研究了孤立量子多体系统热化过程中的纠缠动力学。提出了一种简单的测量纠缠熵(EE)传播速度的数值模拟方法,并将其应用于一维可积/不可积自旋模型--横向伊辛(TI)模型、混沌伊辛(CI)模型和扩展混沌伊辛(ECI)模型.我们发现,两个不同的时间尺度$t^\ast$和$t_{\rm {diff}}$出现在动态的EE在热化过程中:前者代表的时间尺度的饱和EE和后者的特点蔓延EE在整个系统。计算了$t_{\rm diff}$模型中纠缠的传播速度,发现无论模型的可积性如何,纠缠都以恒定的速度进行弹道传播。纠缠的传播速度与TI模型中准粒子激发的最大群速度一致。我们还利用互信息估计了纠缠的传播速度,并找到了特征时间尺度$t_{\mathrm{MI}}$。结果表明,用$t_{\mathrm{MI}}$和$t_{\rm {diff}}$计算的纠缠传播速度一致.我们讨论了热化的条件的数值结果的基础上,并提出整个系统的扰必须发生在饱和的EE热化。
2022-01-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Thouless Energy Challenges Thermalization on the Ergodic Side of the Many-Body Localization Transition
研究了无序海森堡量子自旋链标准模型中多体局域化跃迁的遍历性。我们发现,从长程谱统计和全动量分布涨落的功率谱中提取的无能量不足以保证热化。我们发现,这两个估计值相吻合,表现出非单调,在一个中间值的混乱,表现出很强的峰值。此外,我们表明,非热化的初始条件发生在遍历阶段的概率比预期的更大。最后,我们提出了一个机制,驱动的无扰能量和存在的异常事件,为本地化阶段的过渡。
2020-06-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Random free fermions: An analytical example of eigenstate thermalization
本征态热化假说(ETH)的分析实例显然是有意义的,无论是从基本的还是应用的角度。这通常是一项艰巨的任务,因为人们认为非线性相互作用是热化机制的基本成分。在这篇文章中,我们证明了随机高斯自由费米子满足ETH在多粒子部门,通过分析计算的相关性和纠缠熵的理论。有了明确的结构,我们最后评论完全随机哈密顿量和随机高斯系统之间的差异,以及混沌能谱和ETH之间的联系。
2016-07-29 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Eigenstate thermalization for observables that break Hamiltonian symmetries and its counterpart in interacting integrable systems
我们研究了非对角矩阵元素的观测值,打破了平移对称的自旋链哈密顿量,并因此连接能量本征态从不同的总准动量部门。我们考虑量子混沌和相互作用的可积点的哈密顿量,并专注于平均能量的中心的频谱。在量子混沌模型中,我们发现存在本征态热化;具体地说,矩阵元素是高斯分布的,方差是$ω=E_α-E_β$的光滑函数({ $E_α$ }是本征能量),尺度为$1/D$($D$是希尔伯特空间维数)。在相互作用的可积模型中,我们发现矩阵元素呈现出一个偏对数正态分布,并有一个方差,这也是一个光滑的函数$ω$的规模为$1/D$。我们详细研究了矩阵元素方差的低频行为,以揭示它表现出扩散或弹道标度的制度。我们表明,在量子混沌模型的方差的行为是定性相似的矩阵元素,连接本征态从相同的准动量部门与不同的。我们还表明,这是不是在相互作用的可积模型的观测值,其conventionally不变的对应不打破可积性,如果作为一个扰动的哈密顿量。
2020-12-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermalization of a strongly interacting closed spin system: From coherent many-body dynamics to a Fokker-Planck equation
热化已经被证明发生在一些封闭的量子多体系统中,但实际热化动力学的描述是非常复杂的。在这里,我们提出了一个模型-在一个和两个维度-我们可以分析表明,演变到热平衡是由一个福克-普朗克方程从基本的量子动力学。我们的方法不依赖于弱耦合浴和系统自由度的正式区分。结果表明,窄能壳层内的跃迁导致了熵主导的动力学,并建立了细致平衡条件,确定了最终的平衡态和非平衡态弛豫.
2012-02-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Chaotic and quantum dynamics in driven-dissipative bosonic chains
本文研究边界相干驱动与耗散Bose-Hubbard链非平衡稳态的空间热化,利用TWA中的半经典OTOC揭示中等驱动下的两阶段预热流体动力学区及强驱动下有限动量凝聚态。
2025-06-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Tensor-network approach to thermalization in open quantum many-body systems
利用张量网络方法研究了热力学极限下开放不可积量子多体系统的弛豫动力学。利用一致矩阵乘积算符(MPO)作为无穷大系统的密度矩阵的变换,模拟了无穷大系统的Lindblad量子主方程(LQME).此外,我们建立了一种方法来衡量的热力学等价性的两个状态所描述的一致的MPO。我们数值计算表明,当LQME的初始状态是一个热吉布斯态,一个时间演化的状态总是无法区分的吉布斯态与时间相关的有效温度在弱耗散和热力学极限。
2020-12-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entanglement Complexity in Quantum Many-Body Dynamics, Thermalization and Localization
纠缠通常用冯诺伊曼熵来量化,但它的性质比用一个数字来表示要复杂得多。我们发现,三个不同的动力学阶段,称为热化,安德森局域化,和多体局域化标记的约化密度矩阵的频谱的不同模式的量子淬火后发展的状态。虽然纠缠谱显示泊松统计的情况下的安德森本地化,它显示通用的Wigner-Dyson统计的情况下的多体局域化和热化,虽然在这两种情况下,在非常不同的时间尺度内渐近达到的普适分布。我们进一步表明,纠缠的复杂性,揭示了通过一个大都市般的算法解开纠缠的状态的可能性,是由纠缠频谱水平间距是泊松分布或Wigner-Dyson分布。
2017-05-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Thermalization in a closed quantum system from randomized dynamics
Dartmouth College(达特茅斯学院);Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院)
该研究提出在无浴情况下通过随机化动力学计算封闭量子系统热可观测量的方法,并展示了其在自旋链中的应用。
2026-08-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Assessing Quantum Thermalization in Physical and Configuration Spaces via Many-Body Weak Values
我们探讨了薛定谔方程描述的孤立量子系统中时间箭头的起源。我们提供了一个解释,从弱值的配置空间,这被理解为在实验室中获得的操作属性后,一个定义明确的协议。我们发现,满足本征态热化假设的量子系统可以同时提供热化的系综期望值和非热化的弱动量值,两者都来自相同的操作概率分布。动量的弱值之所以可能脱离本征态热化假设,是因为它们只与能量表象中密度矩阵的非对角元素相联系。然而,对于不可区分的粒子,操作属性不能在配置空间中定义。因此,我们指出,薛定谔方程描述的孤立量子系统中时间箭头的起源来自于处理通过平均(追踪)配置空间的某些自由度而获得的性质。然后,我们认为,热化不发生在配置空间中定义的属性,我们的论点是兼容的辩护,热化是一个真正的现象,在物理空间中定义的属性。所有这些结论都可以在实验室中通过多体弱值得到检验。
2022-12-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Eigenstate correlations, the eigenstate thermalization hypothesis, and quantum information dynamics in chaotic many-body quantum systems
该研究针对无守恒密度的混沌Floquet多体量子系统,提出捕捉四个及以上本征态关联的最大熵拟设,可重现ETH并描述纠缠增长与算符传播,经精确对角化实验验证有效。
2024-08-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Deriving the Eigenstate Thermalization Hypothesis from Eigenstate Typicality and Kinematic Principles
Shenzhen Institute for Quantum Science and Engineering, Southern University of Science and Technology(南方科技大学量子科学工程研究院)
本文通过特征态典型性原理和运动学原理推导出特征态热化假说,揭示其在量子混沌多体系统中的有效性及熵、几何和混沌的作用。
2025-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Quantum thermalization through entanglement in an isolated many-body system
熵的概念是热化的基础,但似乎与量子力学的基本原理不一致。统计力学依赖于系统在热平衡时熵的最大化。然而,一个初始化为纯态的孤立多体系统在薛定谔演化过程中将保持纯态,在这个意义上具有静态的零熵。量子力学在多体物理学中的基本作用似乎与统计力学在各种系统中的成功背道而驰。在这里,我们通过实验研究了量子态中统计力学的出现,并观察了量子纠缠在促进这种出现中的基本作用。我们对一个演化中的量子系统进行显微镜观察,我们看到热化发生在局部尺度上,而我们测量到完整的量子态保持纯净。我们直接测量了纠缠熵,并观察了它如何在热化中扮演热熵的角色。虽然完整的状态保持可测量的纯净,但纠缠产生了局部熵,验证了统计物理学对局部可观测量的使用。结合数字分辨,单点成像,我们证明了我们的测量的纯量子态同意本征态热化假设和热合奏中存在的近体积法的纠缠熵。
2016-08-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph