Space-Time Duality between Quantum Chaos and Non-Hermitian Boundary Effect
厄米系统中的量子混沌涉及到长时间动力学演化对初始条件的敏感性。最近在非厄米系统中发现的趋肤效应揭示了甚至在体块中对空间边界条件的敏感性。在这封信中,我们表明,这两个看似不同的现象可以通过时空对偶性统一起来。直觉上,时空对偶性将酉动力学映射为非酉动力学,并交换了时间方向和空间方向。因此,时空对偶性可以在时间方向上对初始条件的敏感性和空间方向上对边界条件的敏感性之间建立联系。在这里,我们证明了这种联系,通过研究的时空对偶的时间有序的换向器在一个具体的混沌厄米模型。我们证明了在对偶图中,非厄米系统中的非时序交换子映射到一个特殊的两点相关器。为了比较,我们表明,这种敏感性消失时,非厄米性被删除的双重图片。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Symmetry Classification and Universality in Non-Hermitian Many-Body Quantum Chaos by the Sachdev-Ye-Kitaev Model
谱关联是研究量子多体系统动力学的有力工具。对于厄米哈密顿算符,量子混沌运动与随机矩阵理论谱相关有关。基于谱分析在非厄米量子系统中应用的最新进展,我们证明了具有$N$ Majorana费米子的非厄米$q$体Sachdev-Ye-Kitev(nHSYK)模型的局域能级统计,它探测海森堡时间附近的动力学,以及它的手征和复费米子扩展,对于$q > 2$,也可以用随机矩阵理论很好地描述,而对于$q = 2$,它们由泊松统计的等价物给出。为了进行比较,我们将精确对角化数值技术与一些随机矩阵谱可观测量获得的分析结果相结合。此外,根据$q$和$N$,我们确定$19$的$38$的nHSYK模型中的非厄米普适类,包括那些对应于十倍的方式。特别是,我们明确实现$14$的$15$普适性类对应于非伪厄米哈密顿,涉及通用的批量相关类${\rm AI}^\dagger$和${\rm AII}^\dagger$,超越了吉尼布尔合奏。这些结果为非幺正多体量子混沌的普适性提供了强有力的证据,这些普适性特征在任何情况下都可以被含$q > 2$的nHSYK模型捕获.
2022-05-20 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
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
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
Emergent Replica Conformal Symmetry in Non-Hermitian SYK$_2$ Chains
最近,非么正自由费米子动力学的定态被发现具有幂律平方关联和对数子系统纠缠的新的临界相。在这项工作中,我们从理论上理解的基础物理构造可解静态/布朗二次Sachdev-Ye-Kitaev链与非厄米动力学。我们发现复制系统的行为一般表现为${O(2)\times O(2)}$对称性(一个或无限个),这是打破${O(2)}$的鞍点解。这导致一个紧急的共形场论的戈德斯通模式。我们导出了有效作用量,得到了平方分解子的普遍临界行为。此外,具有长度${L_A}$的子系统${A}$的纠缠熵对应于半涡旋对${S\sim ρ_s \log L_A}$的能量,其中${ρ_s}$是Goldstone模式的总刚度。我们还讨论了一个以上的戈德斯通模式的分支的特殊限制,并评论相互作用的影响。
2021-10-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Universality and its limits in non-Hermitian many-body quantum chaos using the Sachdev-Ye-Kitaev model
本研究以nHSYK模型和非厄米随机矩阵为对象,分析非厄米多体量子混沌的长程谱关联,揭示谱刚性弱化等普适性偏离的原因,提出局域谱形状因子作为有效诊断工具。
2023-05-05 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Diagnosing non-Hermitian Many-Body Localization and Quantum Chaos via Singular Value Decomposition
本文利用奇异值分解及奇异形状因子、逆参与率和奇异向量纠缠熵,证明随机耗散可在原本可积的非厄米 XXZ 自旋链中诱发混沌或局域化行为。
2024-04-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech hep-th
Statistics of resonance states in a weakly open chaotic cavity
在这封信中,我们证明了一个非厄米特随机矩阵描述可以解释的频谱和空间统计的共振态的弱开放混沌波系统的连续分布的损失。具体地说,通过求解具有损耗边界的麦克斯韦方程组,研究了开放二维混沌微波腔中共振态的统计特性.我们成功地比较了其复值共振态和相关宽度的统计分析预测的基础上定义的一个有限数量的虚构的开放通道的非厄米有效哈密顿模型。
2010-08-23 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Emergent thermal behavior, synchronization, and non-Hermitian phase transitions in driven-dissipative photon condensates
Universität Bonn(波恩大学);University of St. Andrews(圣安德鲁斯大学)
研究开放光子玻色-爱因斯坦凝聚体的非平衡动力学,发现其在稳态平台中表现出准热波动,并揭示非厄米特相变与弛豫动力学的关系。
2026-11-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Intermittency, fluctuations and maximal chaos in an emergent universal state of active turbulence
本文研究低雷诺数活性悬浮液流体力学模型,发现在超过临界活性时会涌现具有普适谱标度和间歇性涨落的渐近态,该状态类似于高雷诺数惯性湍流,且极大混沌态与该相变密切相关。
2022-07-25 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.bio-ph
Parametric correlations in non-Hermitian quantum chaos: random matrix approach
King’s College London(伦敦国王学院)
针对耗散混沌量子多体系统,利用复Ginibre系综推导出谱密度参数协方差的显式闭式表达式,并验证其普适性。
2026-06-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech math-ph
Emergent activity powers a path to chaos for pairs of acoustically trapped spheres
Northwestern University(西北大学);New York University(纽约大学)
该研究揭示声学捕获球体对通过非互易波散射产生涌现活动,经超临界霍普夫分岔进入准周期和混沌,实验与模拟共同验证了从被动到混沌的完整路径。
2026-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent statistical-mechanical structure in the dynamics along the period-doubling route to chaos
我们考虑了超循环吸引子内部和朝向超循环吸引子的动力学,沿着通向混沌的倍周期路线来分析一个螺旋机械结构的发展。在这种结构中,配分函数由被称为超循环直径的吸引子位置距离的总和组成,并且相关联的热力学势测量轨道接近吸引子的速率。有限$2^{N}$和无限$N \rightarrow \infty $周期的配置权重可以表示为幂律或变形指数。对于有限周期的结构是不发达的意义上说,没有真正的构型简并,但在限制$N\rightarrow \infty $,这是实现了与一个勒让德变换连接熵的两个系综的模拟属性。我们还研究了所有$N$的配分函数和中心极限定理通过二项式逼近的作用。
2014-03-05 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Assessment of spectral phases of non-Hermitian quantum systems through complex and singular values
本文以非厄米幂律带状随机矩阵为对象,结合复特征值与奇异值分析其局域、离域及混沌谱相,发现两类诊断结果可能不一致,需谨慎选择工具。
2025-03-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech nlin.CD
Emergent order from mixed chaos at low temperature
本文揭示了哈密顿系统在低温热浴下从混合混沌中自发涌现动力学秩序的机制,通过五个系统的数值证据预测了转变温度,并提出了一种新颖的非平衡涨落-耗散关系。
2025-09-15 cond-mat.stat-mech math.DS nlin.AO
Breakdown of Emergent Chiral Order and Defect Chaos in Nonreciprocal Flocks
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization(马克斯·普朗克动力学与自组织研究所);Laboratoire Charles Coulomb (L2C), UMR 5221 CNRS–Université de Montpellier(夏尔·库隆实验室);Université de Montpellier(蒙彼利埃大学)
研究揭示非互易鸟群中手性秩序易崩溃,通过模拟与连续描述显示拓扑缺陷导致旋转手性态破坏,产生时空混沌并具有有限相关长度。
2026-05-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exact emergent quantum state designs from quantum chaotic dynamics
我们提出了一种新的涌现随机矩阵的普遍性,量子多体系统在无限温度下可以表现出的确切结果。具体来说,我们考虑一个小的子系统上支持的纯态的合奏,从投影测量系统的其余部分在本地的基础上产生的。我们严格表明,合奏,来自一类量子混沌系统进行淬火动力学,接近一个普遍的形式完全独立的系统细节:它成为均匀分布在希尔伯特空间。这超越了量子热化的标准范式,它规定子系统弛豫到量子态的系综,该系综再现了热混合态中局部观测值的期望值。我们的结果更一般地意味着量子态本身的分布变得与均匀随机的分布不可区分,即系综形成量子信息理论中的量子态设计。我们的工作建立了量子多体物理学,量子信息和随机矩阵理论之间的桥梁,通过显示伪随机状态可以产生于孤立的量子动力学,开辟了新的方法来设计应用程序的量子态断层扫描和基准测试。
2022-02-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Emergent conservation in Floquet dynamics of integrable non-Hermitian models
本文研究了可积非厄米自由费米子模型的周期性驱动动力学,利用Floquet微扰理论推导出Floquet Hamiltonian,发现在特定驱动频率下会涌现近似守恒量,并以带虚部横场的一维Ising模型为例,展示了该守恒量对系统稳态和瞬态动力学的控制作用及协议无关性。
2022-10-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Many-body quantum chaos and emergence of Ginibre ensemble
本文证明在空间扩展的多体量子混沌系统中,空间方向上会涌现非厄米Ginibre随机矩阵行为,并利用Ginibre系综的精确谱形式因子普适地描述了平移不变及非平移不变模型在标度极限下的谱特性。
2023-03-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Non-Hermitian Hamiltonians and stability of pure states
我们证明了量子涨落在一定条件下会引起纯态的动力学不稳定性,从而导致纯态演化为混合态。结果表明,这种不稳定性的程度和类型控制的环境诱导的反厄米部分的哈密顿量。利用非厄米哈密顿量的量子统计方法和相关的非线性主方程,我们导出了研究任何由非厄米哈密顿量描述的模型的稳定性所必需的方程。事实证明,纯态的不稳定性并不是在演化方程中预先指定的,而是作为其解中的突现现象而出现的。为了说明一般形式和可能发生的不同类型的不稳定性,我们进行了一些精确可解的两态模型的局部稳定性分析,它可以用于开放的量子光学和自旋系统的理论。
2015-11-18 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Spectral Properties of Disordered Interacting Non-Hermitian Systems
近年来,非厄米系统引起了人们极大的兴趣。然而,在这样的系统中,混沌和局部化的概念还没有达到与厄米特系统相同的成熟程度。在这里,我们考虑非厄米相互作用的无序哈密顿,并试图通过最近推出的非厄米模拟的光谱形状因子和复杂的间距比的镜头来分析其混沌行为或缺乏它。我们认为三个广泛相关的非埃尔米特模型,这是独特的,在他们的方式,并作为这样的调查的优秀平台。两个模型被认为是短程的,有不同的对称性。第三种模型是长程模型,它的厄米特对应模型本身已经成为人们越来越感兴趣的主题。所有这些模型在相对较弱的无序下都与相应对称类的非埃尔米特随机矩阵理论有着深刻的联系。在相对较强的无序,该模型显示出复杂的本征值相关的情况下,从而,对应于泊松统计。我们的深入分析有望在理解无序开放量子系统中发挥关键作用。
2022-08-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Duality between the level statistics of Hermitian and non-Hermitian random matrices
Princeton University(普林斯顿大学)
研究厄米与非厄米随机矩阵的能级统计,通过解析延拓建立二者的类间对偶性,推导非厄米随机矩阵的通用关联函数、谱形状因子及硬边统计,获精确对角化与物理模型验证,为二者理论的深层对应奠定基础。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Singular-Value Statistics of Non-Hermitian Random Matrices and Open Quantum Systems
本研究通过厄米化方法分析非厄米随机矩阵的奇异值统计,建立38类对称类的全面分类,并证明开放量子多体系统的奇异值遵循随机矩阵统计,从而识别混沌与不可积性,为开放量子系统统计物理奠定基础。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech math-ph
The Many Faces of Far-from-equilibrium Thermodynamics: Deterministic Chaos, Randomness or Emergent Order?
远离平衡态的系统在自然界中普遍存在。它们在多样性和复杂性方面也很丰富。因此,理解远离平衡态现象的物理学是一个智力挑战。在本文中,我们重新审视了一个标准的桌面实验,瑞利-B {é}nard对流,探索一些基本问题,并提出了一个新的视角,从第一性原理的观点。非平衡涨落与平衡涨落有何不同,失平衡有序的出现如何打破系统的对称性,或者系统的自由能如何局部分叉以运行类似卡诺的引擎来维持秩序?对这些非平凡问题的探索和研究是本文的重点。
2018-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Quantum Information Scrambling, Chaos, Sensitivity, and Emergent State Designs
本论文利用非时序关联子等工具研究非KAM系统的量子混沌动力学与灵敏度,探索两体系统混合相空间OTOC行为,并分析对称性对量子态设计涌现的影响,为量子传感等应用提供理论支撑。
2024-09-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Stability and chaos in coupled two-dimensional maps on Gene Regulatory Network of bacterium E.Coli
复杂网络上耦合二维混沌映射的集体动力学表现出丰富多样的涌现特性,这些特性在很大程度上取决于底层网络拓扑结构。我们研究了大肠杆菌基因调控网络的有向链接与时滞相互作用的Chirikov标准映射的集体运动。研究了孤立映射在不同耦合形式和耦合强度下的强混沌行为。在较小的耦合强度,网络诱导稳定和连贯的涌现动力学。随着耦合强度的增加,出现的不稳定行为仍然局限于一个连通的子网络。对于适当的耦合,网络表现出统计鲁棒的自组织动力学弱混沌政权。
2010-07-21 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.bio-ph
Scrambling and operator entanglement in local non-Hermitian quantum systems
本研究通过数值模拟非厄米自旋链,发现算子纠缠比OTOC更能稳健表征信息扰乱,并能检测纠缠相变和量子混沌,扩展了诊断方法至受监测量子动力学。
2023-10-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Emergent quantum state designs from individual many-body wavefunctions
多体系统中的量子混沌提供了一个强预测能力的统计和量子物理之间的桥梁。这一框架对于分析复杂量子系统的性质,如能谱和热化动力学是有价值的。虽然量子混沌的当代方法通常依赖于量子态和哈密顿量的随机集合,但这并不能反映大多数现实世界的系统。在本文中,我们引入了一个新的视角:在广泛的例子中,一个单一的非随机量子态被证明可以编码普遍的和高度随机的量子态系综。我们使用量子态$k$的概念,这些合奏的特点-设计从量子信息理论,并调查其普遍性使用的分析和数值技术相结合。特别是,我们建立了$k$ -设计自然产生的通用状态,以及与强相互作用,时间无关的哈密顿动力学的个人状态。我们的结果提供了一种新的方法来研究量子混沌,并提供了一个实用的方法来采样近似均匀随机状态,后者有广泛的应用在量子信息科学从层析成像到基准。
2021-03-05 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Emergent decoherence induced by quantum chaos in a many-body system: A Loschmidt echo observation through NMR
在识别和补偿远离基态的多体系统中的退相干源的长期探索中,各种各样的Loschiral回波(LE)家族成为几种实验技术中的宝贵工具。LE涉及时间反演过程以评估量子激发动力学中的扰动的影响。然而,在处理宏观系统时,人们一再面临似乎无法克服的限制。这导致了\textit{central hypothesis of irreversibility}的公式化,指出退相干的时间尺度$T_3$与我们逆转的多体相互作用的时间尺度$T_2$成比例。我们测试通过实施两个实验方案的基础上Floquet哈密顿的偶极自旋-自旋耦合,即$1/T_2$的有效强度,减少了一个可变的比例因子$k$。这扩展了扰动时间尺度$T_Σ$相对于$T_2$的关系。引人注目的是,我们观察到$k$的较大值的归一化Loschelles回波的叠加。这表明了内在动力学对扰动因素的主导作用,即使当设计Loschirton回声来逆转内在动力学时也是如此。因此,在可逆的相互作用占主导地位的扰动的限制,LE在一个时间尺度内衰减,$T_3\approx T_2/R$与$R=(0.15 \pm 0.01)$,确认出现的扰动独立制度。这些结果支持不可逆性的中心假设。
2021-12-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Emergent quantum chaos from correlations on a random graph
Universität Heidelberg(海德堡大学);ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院);Harvard University(哈佛大学)
研究一维晶格上稀疏长程随机键模型,通过概率$p_{ij}= d_{ij}^{-(1+\sigma)}$连接位点对。该模型在无在位无序和相互作用下,小$\sigma$呈现量子混沌谱,大$\sigma$出现局域化本征态,揭示了不同于其他模型的普适类。
2026-07-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
From stable periodic orbits to many-body chaos: doubly tunable prethermalization via engineering of an emergent band structure
State Key Laboratory of Artificial Microstructure and Mesoscopic Physics, School of Physics, Peking University(北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室);Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems(马克斯·普朗克复杂系统物理研究所);Cavendish Laboratory, University of Cambridge(剑桥大学卡文迪许实验室);Technical University of Munich, TUM School of Natural Sciences, Physics Department(慕尼黑工业大学自然科学院物理系);Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心)
研究周期性驱动自旋系统中多体周期轨道,发现远离稳定周期轨道的扰动类似准粒子能带结构,通过能带工程实现双可调预热化,建立了稳定非平衡相的途径及周期轨道与多体混沌间的概念桥梁。
2026-07-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Emergent quantum state designs and biunitarity in dual-unitary circuit dynamics
最近的工作研究了量子猝灭后酉动力学中一种新的随机矩阵行为的出现。从一个时间演化的状态开始,可以通过对系统的其余部分进行投影测量来生成一个小子系统上支持的纯态系综,从而得到一个投影系综。在混沌量子系统中,这种投影系综变得与均匀的Haar随机系综不可区分,并导致量子态设计。最近Ho和Choi [Phys. Rev. Lett. 128,060601(2022)]在自对偶点处的踢击伊辛模型。我们提供了一个替代的建设,可以扩展到一般的混沌双酉电路与可解的初始状态和测量,突出了潜在的双酉的作用,并进一步显示如何双酉电路模型表现出精确的可解性和随机矩阵行为。从双酉连接的结果的基础上,我们展示了如何复杂的阿达玛矩阵和酉误差基地都导致可解的测量方案。
2022-06-13 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el nlin.CD
Edge modes of topologically ordered systems as emergent integrable flows: Robustness of algebraic structures in nonlinear quantum fluid dynamics
本文将拓扑有序系统的边缘模式重新解释为涌现可积流,把任意子凝聚与可积模型及重整化群流联系起来,并证明体-边对应在无关扰动下仍具鲁棒性,为厄米与非厄米系统中的边缘模式动力学分析提供了统一范式。
2024-08-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Emergent phase transition in Cluster Ising model with dissipation
本文研究了一个具有非厄米外场的团簇伊辛模型,它可以用自由费米子的语言精确求解。通过考察能量密度的二阶导数和保真度,初步定位了可能的新临界点。然后检测串序参量和交错磁化,揭示全新特性的涌现相位。为了对由非厄米性引起的奇异相和相变进行分类,我们计算了自旋关联函数和弦参数的变化模式,它们表征了具有不同衰变模式和临界指数的涌现相和临界点.借助于弦序参量和交错磁化,我们发现在引入非厄米性后,存在四个相:团簇相、无隙相、顺磁相和反铁磁相。然后提出了一个相图,以图形方式说明,基于两个“KT类”相变和伊辛相变,分别为非厄米强度的增加,三个临界线的产生。我们的理论工作有望在超冷原子实验中得以实现,推动探索新相和相变的进展。
2022-05-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Quantum Chaos of Bogoliubov Waves for a Bose-Einstein Condensate in Stadium Billiards
本文研究了台球中玻色-爱因斯坦凝聚体的Bogoliubov激发的量子(或波)混沌的可能性。由于凝聚体中的平均场相互作用,Bogoliubov激发与非相互作用系统中的单粒子激发有很大的不同。然而,我们预测,通过将非厄米的Bogoliubov算子映射到实对称矩阵,能级间距的统计分布是不变的。我们数值测试我们的预测,使用相移方法计算的激发能。
2004-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Nonequilibrium Phases of Repulsive Self-Attention: Chaos, Attention Condensation, and Emergent Locality
Boston College(波士顿学院);Tsinghua University(清华大学)
研究最小循环Transformer中排斥性自注意力的非平衡相,揭示翻转分岔导致混沌、注意力凝聚及涌现局域性等集体现象,表明稀疏注意力可维持持续动力学。
2026-09-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.LG
Transport and integrability-breaking in non-Hermitian many-body quantum systems
该研究针对非厄米开放量子系统的非幺正动力学问题,推广了线性响应关联函数,提出用动力学量子典型性高效计算,并结合XXZ链微扰模型与复能谱统计分析输运与可积性破缺。
2024-03-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Molecular chaos in dense active systems
分子混沌的假设在动力学理论中起着核心作用,它提供了一个封闭,导致玻尔兹曼方程定量描述经典流体。然而,如何将它适当地推广到主动系统,在非平衡物理学中仍然是一个悬而未决的问题。结合实验,模拟和理论,我们调查的紧急集体行为的自我推进的粒子,表现出避碰,一种移动策略,通常采用在自然和工程主动系统。这个致密的活性系统显示出由多体相互作用强烈调控的不寻常的相动力学,这不能用假设分子混沌的理论来解释。为了合理化不同的紧急阶段之间的相互作用,提出了一个简单的动力学模型与修改后的分子混沌假说,处理多体效应隐含通过分类不同类型的粒子对碰撞。我们的模型预测的最佳增长率的群集,并说明了一个通用的方法来理解密集的活性系统。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal hard-edge statistics of non-Hermitian random matrices
该研究将非厄米随机矩阵谱统计分类扩展至38个对称类,识别出28类独特硬边统计并给出量化度量,通过数值验证开放量子系统符合该统计规律,为检测开放系统量子混沌提供工具。
2024-06-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Emergent universality in Kraus maps of quantum chaotic many-body dynamics
National University of Singapore(新加坡国立大学);California Institute of Technology(加州理工学院);Technology Innovation Institute(技术创新研究所)
该研究在量子混沌多体动力学中发现Kraus映射的涌现普适性,提出单参数随机矩阵假设,并验证其在一维电路中的普适行为,为深度热化提供微观机制。
2026-09-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Nontrivial worldline winding in non-Hermitian quantum systems
本文利用随机级数展开量子蒙特卡洛方法研究相互作用非厄米自旋链,发现周期边界下的非平凡世界线绕数及其对收敛和纠缠熵的影响。
2023-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Observation of emergent momentum-time skyrmions in parity-time-symmetric non-unitary quench dynamics
失超动力学中的拓扑引起了有趣的动力学拓扑现象,这些现象与静态哈密顿的拓扑密切相关,但在实验上却很难探索。在这里,我们实验检测宇称时间(PT)对称非酉淬火动力学,这是由动态陈数定义的紧急动量-时间流形的动量-时间skyrmions。具体而言,我们实验模拟非幺正淬火动力学的PT对称拓扑系统使用单光子离散时间量子行走,并证明skyrmions的出现,通过构建依赖于时间的非厄米密度矩阵,通过直接测量位置空间。我们的工作实验揭示了PT对称性和淬火动力学在诱导涌现拓扑结构中的相互作用,并突出了离散时间量子行走在动态拓扑现象研究中的应用。
2018-08-20 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Universality classes of non-Hermitian random matrices
非厄米特随机矩阵在耗散过程、随机过程、介观物理、核物理和神经网络等领域有着广泛的应用。然而,唯一已知的普遍能级间距统计是Ginibre系综的复共轭对称性。在这里,我们报告我们的发现,另外两个不同的普遍性类的特点是换位对称。我们发现,换位对称性改变了两个相邻的本征值之间的排斥相互作用和变形的间距分布。这样的改变是不可能与其他对称性,包括吉尼布尔的复共轭对称性,它只能影响非局部相关。我们的结果完善了Wigner-Dyson的厄米特随机矩阵的三重普适统计的非厄米特对应,并作为表征对称性开放量子系统的不可积性和混沌的基础。
2020-06-05 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Emergent Anomalous Hydrodynamics at Infinite Temperature in a Long-Range XXZ Model
本文发现在具有幂律耦合的非可积自旋-1/2 XXZ链中存在反常流体动力学,揭示了超扩散-弹道-超扩散输运相变,并发现该反常输运与量子混沌抑制相关。
2024-03-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Kinetic Turing Instability and Emergent Spectral Scaling in Chiral Active Turbulence
The European Space Agency Centre for Earth Observation(欧洲空间局地球观测中心);Department of Physics and Engineering Physics, University of Saskatchewan(萨斯喀彻温大学物理与工程物理系)
研究发现手性活性湍流中动能图灵不稳定性驱动相干结构形成,揭示了活性湍流的频谱标度规律。
2025-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Noise-Enhanced Self-Healing Dynamics in Non-Hermitian Systems
School of Physics, Peking University(北京大学物理学院);Collaborative Innovation Center of Quantum Matter(量子物质协同创新中心);Center for High Energy Physics, Peking University(北京大学高能物理中心)
研究噪声如何影响非厄米系统边缘自修复过程,发现弱噪声延长自修复窗口,强噪声则稳定渐近恢复,提出有限时间李雅普诺夫指数分析和扰动理论方法。
2026-04-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Spectrum of non-Hermitian deep-Hebbian neural networks
具有周期性非对称耦合的神经网络对于理解情景记忆如何在大脑中编码非常重要。在这里,我们将宽突触整合窗口的实验观察整合到我们的连续时间动力学序列检索模型中。通过推导神经动力学中雅可比矩阵的随机矩阵理论,对具有非正态神经元相互作用的模型进行了理论研究。该光谱具有几个明显的特征,如破坏原点的旋转对称性,以及在光谱边界内出现嵌套空洞。因此,谱密度在复平面中高度不均匀地分布。随机矩阵理论也预言了向混沌的转变。特别是,混沌的边缘为记忆的顺序检索提供了计算优势。我们的工作提供了对任意时间延迟的时滞相关性的系统研究,因此可以启发未来对广泛的一类记忆模型的研究,甚至是对生物时间序列的大数据分析。
2023-01-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech math-ph
Unconventional scaling at non-Hermitian critical points
临界相变包含了各种深刻而普遍的物理学,并通过标度关系与热力学量密切相关。然而,这些概念在非厄米性的背景下受到挑战,空间或时间的分歧使热力学极限不明确。在这项工作中,我们表明,一个热力学的大潜力仍然可以定义在伪厄米哈密顿,并可用于表征方面的临界性独特的非厄米系统。以非厄米的Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型为例,证明了复能平面上拓扑相变的分数阶.这些分数阶加起来是当模型加倍和厄米化时厄米相变所期望的整数阶。更奇怪的是,间隙保持高度退化的临界点,称为非布洛赫带崩溃具有分数阶,不受传统的标度关系,证据的新兴额外的长度尺度从皮肤模式积累。我们的工作表明,热力学方法可以证明富有成效的非厄米临界点的非常规性质的揭示。
2020-11-19 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el