混沌量子系统中的复杂性转变

由大量相互作用粒子组成的复杂量子系统本质上难以建模。当量子多体系统受到无序影响时,它可能会经历向不同非遍历和局域化行为的转变,这可以显著减少相关基态的数量。这种转变是否也直接与系统复杂性的突变相关,仍然是一个未解决的问题。该工作研究了几种典型模型中从混沌相到可积相的转变,包括幂律随机带状矩阵模型、Rosenzweig-Porter模型以及混合SYK+Ising模型,并比较了三种互补的复杂性指标——分形维数、冯·诺依曼纠缠熵和稳定子Rényi熵。对于所有三种指标,有限尺寸标度揭示了高复杂性和低复杂性区域之间的急剧转变,然而,这些转变可能发生在不同的临界点。因此,虽然在遍历和局域化区域中这些指标一致,但在存在中间分形相时,它们显著发散。此外,该分析表明,稳定子Rényi熵对底层多体对称性(如费米子宇称和时间反演)比其他指标更为敏感。研究结果表明,不同的指标捕捉了复杂性的互补方面,因此有必要将它们结合起来以获得对相变的全面诊断。不同复杂性指标之间的发散也对混沌多体系统的经典可模拟性具有重要影响。

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