PRL，量子系统中动态相变的理论研究

冷原子和离子陷阱实验技术的最新进展促进了对一些基本概念的研究，如动态量子相变(DPTs)。DPTs涉及两种不同的现象。DPTs-I发生在控制参数的临界值时，可观察量的动态发生定性变化；它们以动态序参量在临界值处变为零为特征。DPTs-II发生在特定的临界时间，动态变得不可解析；它们是纯非平衡现象，不能用动态序参量来描述。这两种现象可能出现在同一模型中，例如长程或全连接横场伊辛模型或Rabi模型。虽然它们之间已经发现了联系，但它们出现的共同机制还未明确。

3月9日，来自西班牙物质结构研究所的Ángel L. Corps等人在 Physical Review Letters期刊发表论文"Theory of Dynamical Phase Transitions in Quantum Systems with Symmetry-Breaking Eigenstates"。文章提出了基于对称性破缺本征态的最小集合的理论，解释了两种不同类型的动态相变，即DPT-I和DPT-II。

在特定的集体系统中，这两种相变都是由激发态量子相变所引起的。对于低于临界能量的急剧变化，存在一个额外的守恒荷，可以确定对应相的标志，使得DPTs-I的动态序参量具有非零值，并排除了导致返回概率的非解析性的主要机制，这是DPTs-II的标志。文章提出了描述DPTs-I中序参量长时间平均值的统计集合，并提供了一个理论证明，说明主要机制与存在额外守恒荷是不兼容的。文章还通过在全连接横场伊辛模型中的数值计算来说明结果。最后，文章讨论了理论适用于具有有限范围相互作用的系统的情况，并通过数值计算以及实验上相关的初态来说明这些发现。

原文链接: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.100402

转自：“科学研究进展”微信公众号

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