随机量子系统中纠缠熵和表面粗糙度的动态标度

在物理学中，“普遍性”是指系统的特性，这些特性与其细节无关。建立量子动力学的普遍性是理论物理学家的主要兴趣之一。现在，来自的研究人员已经确定了无序量子系统的这种普遍性，其特征是表面粗糙度和纠缠熵(量子纠缠的一种度量)的单参数缩放。

现实世界中的多粒子系统通常充满“无序”或“随机性”。这反过来又导致了此类系统特有的现象的发生。例如，强无序系统中的电子会由于破坏性干扰而变得局域化，这种现象被称为“安德森局域化”。

安德森局部化已经在单参数缩放方面进行了广泛的研究，其中系统属性基于一个特定参数进行缩放。但是，尽管大多数研究都集中在静态特性上，但无序也会显着影响量子动力学，例如纠缠动力学和传输现象。

在最近发表在《物理评论快报》上的一项研究中，由名古屋大学藤本和也教授领导的一组物理学家现在已经在数值上证明了一种称为“Family-Vicsek (FV) 缩放”的动态单参数缩放用于无序量子系统。

“虽然 FV 缩放最初是从经典表面生长中得知的，但我们通过引入 '量子表面高度算子' 发现了随机量子系统中的缩放，”Fujimoto 教授解释说。

在他们的研究中，物理学家为三种常见模型考虑了无序一维势中的非相互作用无自旋费米子系统。他们发现表面粗糙度遵循以三个指数为特征的 FV 标度。进一步的数值分析表明，表面粗糙度可能与纠缠熵(EE)有关，从而表明 EE 的 FV 型缩放。此外，他们观察到其中一个模型的异常标度指数，并将其归因于离域相中局部状态的存在，这是量子无序系统的经典特征。

重要的是，可以使用显微镜技术通过实验测量冷原子系统的表面粗糙度，这使得在非相互作用费米子中对 EE 的实验估计可行。