高斯幺正系综哈密顿量的平均平衡时间

理解封闭量子系统的平衡时间对于描述其趋近平衡态的过程至关重要。混沌多体系统在此背景下具有范式意义:根据本征态热化假说,它们应当趋向热化,并展现出可由随机矩阵理论(RMT)良好描述的光谱特性。虽然RMT成功捕捉了光谱关联性,但其为平衡时间尺度提供定量预测的能力在很大程度上仍未被探索。该研究团队通过将平衡视为退相干的框架,研究了RMT体系内的平衡过程,重点关注哈密顿量取自高斯幺正系综(GUE)的封闭系统。研究人员推导出一个近似描述GUE平均平衡时间的解析表达式,并证明该时间与初始状态和可观测量选择均无关——这是GUE旋转不变性的必然结果。数值模拟验证了该解析表达式,并表明该近似与GUE的真实平均平衡时间高度吻合。该工作发现平衡时间随系统尺寸增大而缩短,并在热力学极限下趋近于零。这一非物理结果表明,现实混沌多体系统的真实平衡时间尺度必然由随机矩阵系综(尤其是GUE)未能涵盖的物理特征所主导。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-30 15:35

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