量子混沌系统中的随机矩阵行为起始时间研究

0 下载量 22 浏览量 更新于2024-07-16 收藏 1.69MB PDF 举报
本文主要探讨了加扰系统中的随机矩阵行为起源,特别是关注量子混沌系统中的能量谱精细结构。量子混沌系统通常被认为其能谱在一定程度上服从随机矩阵统计,这是基于其复杂动态下的无序性。系统中的基本尺度是决定这种随机矩阵行为持续存在的能量区间,这个尺度可以通过分析频谱形状因数中的线性增长区——斜坡区域开始的时间来定义,即所谓的“t斜坡”。 作者研究了多种类型的加扰系统,包括具有几何局部性和守恒定律的系统,如一维量子比特链,以及更为复杂的k本地系统,如Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) 模型。对于那些具有守恒定律的系统,例如一维链,研究发现t斜率与系统的扩散时间成正比,对于N个量子比特,时间尺度大约为N^2,这与单体局部混沌系统的观察结果相似。 然而,对于k本地系统如SYK模型,时间尺度与N的关系有所不同,表现为log N阶。这种差异源于不同的扰动机制。在没有守恒定律的情况下,比如在通用随机量子电路中,研究发现t ramp的值与系统的连通性无关,呈现出一个与log N相关的趋势。 文章利用数值模拟、解析估计以及对哈密顿系统的启发式分析方法,揭示了这些加扰系统中随机矩阵行为出现的时间尺度依赖于系统特性、相互作用强度和守恒定律的存在与否。这些发现不仅深化了我们对量子混沌行为的理解,也为未来的理论和实验研究提供了有价值的指导。此外,由于该研究是开放获取的,它对量子信息科学和量子热力学领域的发展具有重要意义,促进了学术界的交流和合作。