超冷原子中的量子多体疤痕现象

通常对于一个复杂量子多体系统,随着时间的演化将不可避免地趋于热平衡状态,趋于平衡的行为与初始 状态的选取无关,这种行为被称之为量子热化。量子热化由所谓的本征态热化假说(Eigenstate Thermalization Hy? pothesis, ETH)所支配,这一假说在能量本征态的水平上解释了系统的量子热化过程,成为了人们理解多体量子混 沌和热化现象的关键。然而 ETH 终究是一个假设,存在着违反这一假设的特例,例如量子可积系统与多体局域化 系统,前者具有无穷多内禀的守恒量,后者存在无序和相互作用诱导的无穷多涌现守恒量,这些守恒量的出现使得 本征态违反了 ETH,从而让系统避免了被热化的命运。近年来超冷原子实验在 Rydberg 原子阵列构成的量子模拟 器中发现了非热化的动力学行为,实验观察到某些初始状态表现出周期性的非各态历经动力学,这种非可积且没 有无序的系统中出现的非热化现象,被认为是一种新的违反 ETH 的机制—量子多体疤痕。本文将简要综述超冷 原子中的量子疤痕现象,讨论这种现象出现的物理机制,并介绍一个简单的准粒子激发图形来简单形象地理解 Ry? dberg 原子链中的量子疤痕现象。