多体局域系统中的对称性恢复与量子姆潘巴效应研究

《Science Bulletin》：Symmetry restoration and quantum Mpemba effect in many-body localization systems

本文系统研究多体局域（MBL）体系中对称性恢复动力学与量子姆潘巴效应（QME），发现MBL体系无需热化即可实现对称性恢复，且QME现象在任意倾斜乘积态中普遍存在，为理解非平衡量子多体系统提供了新视角。

　　

^?材料与方法^?

我们研究以下一维相互作用奥布里-安德烈（Aubry-André）模型：

H = -J_hopping∑_i(σ_i^xσ_{i+1^x + σi^yσi+1^y) + V∑iσi^zσi+1^z + ∑iWiσi^z}

其中σ_i^x,y,z为位点i的泡利矩阵，J_hopping作为能量单位设为1，相互作用强度V固定为1/2，准周期势W_i=Wcos(2παi+?)的强度W可调，黄金比例α=(√5+1)/2，随机相位?用于实现无序平均。

^?结果^?

采用TensorCircuit和QuSpin软件包进行数值模拟，通过量子门电路制备初始倾斜铁磁态（TFS）与倾斜奈尔态（TNS）。如图1a-d所示，当子系统尺寸N_A

^§讨论与结论^§

本研究揭示MBL体系中U(1)对称性可在指数时间尺度上恢复，且QME现象具有普适性，与可积/混沌系统形成鲜明对比。基于局域积分量（LIOMs）的有效模型理论分析表明，MBL系统的对称性恢复机制与混沌系统中的倾斜铁磁态类似，但不同于其他初始态。这为理解非平衡量子多体系统的对称性动力学提供了新范式。