从单粒子到多体混沌:汤川--SYK的理论与腔QED方案

理解量子系统如何从可积体系过渡到完全混沌行为,仍是物理学中悬而未决的核心问题。Sachdev-Ye-Kitaev(SYK)模型为研究多体混沌和全息原理提供了范式框架,但该模型仅适用于强关联极限,对中间区域尚未探索。本研究团队通过引入Yukawa-SYK(YSYK)模型——其中玻色场介导随机费米子相互作用——证明了该模型天然架起了单粒子混沌与多体混沌之间的桥梁。研究团队采用频谱和动力学混沌标志物,对YSYK模型进行了全面的有限尺度表征,揭示相互作用强度可作为可调参数在SYK₂与SYK₄极限间连续调控,并提出直接定量比对这些基准模型的理论框架。在中间区域,研究人员发现了部分遍历性破缺、预热化平台和不完全信息 scrambling 构成的独特动力学行为。最后,该工作提出基于超冷原子与光学腔的可行实验方案来实现YSYK模型。这些成果确立了YSYK模型作为连接单粒子与多体混沌的统一平台,为实验观测这类现象开辟了新路径。
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提交arXiv: 2025-11-06 19:21

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