在相互作用量子场模拟器中观测到面积定律

各系统间共享的信息量可量化其相互关联性。时空维度上关联性的编码揭示了系统的结构特征、演化历史及相互作用机理。在信息研究中,最基础的发现之一是“面积定律”——空间子区域间的共享信息量通常与其边界面积(而非体积)成比例关系。对于适用高斯统计的非相互作用量子多体系统,信息度量的标度规律已得到充分阐释。但在相互作用系统中,量子态重构的复杂性阻碍了信息度量的直接观测,目前仅能在小型量子系统(如少量局域粒子组成的体系)中进行测量。本研究通过可调相互作用强度的超冷原子量子场模拟器,首次实验验证了互信息的面积定律。研究数据详细呈现了有限温度下互信息与子系统体积、边界面积及空间区域间距的标度关系,并采用信息论度量工具——相对熵,定量表征了非高斯关联效应的总体贡献。该团队提出的数据驱动式研究方法具有模型无关特性,可便捷应用于其他量子平台和观测量,为探测高维量子系统中的信息流动及其塑造量子物质与时空结构的作用提供了普适性工具包。
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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-10-15 17:38

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