量子科技中心_量科网

该研究团队引入了一个称为“自由互信息”（FMI）的新物理量，该概念源自自由概率理论，可作为量子混沌的新测量指标。FMI刻画了希尔伯特空间上随时间演化的算子在所有可能算子空间中的扩散行为——该空间的维度随自由度数量呈双指数增长，因此比传统理解的物理空间中算子增长现象提供了更精细的刻画。研究获得了两项适用于任意物理系统的核心成果：首先，建立了两个可观测量A(t)与B的FMI与乘积算子A(t)B特征值之间的显式“库仑气体”公式；其次，导出FMI与所有高阶时序无序关联函数（OTOC）加权和之间的普适关系。后者为高阶OTOC提供了精确的信息论诠释——它们共同量化了算子的遍历性及其趋近自由度的程度，这一物理解释对于近期高阶OTOC实验测量进展尤为重要。该工作在不同混沌系统（包括随机幺正电路和混沌自旋链）中发现了FMI与高阶OTOC的普适行为，表明双指数算子空间中的扩散是量子多体混沌的普遍特征。与此同时，FMI在某些非混沌系统（包括特定幺正设计）中的非普适行为表明，存在算子仅在物理空间扩散而保持算子空间局域化的特例。因此，FMI相比传统的四点OTOC能更敏锐地诊断混沌现象。