作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 一个示意性相图，显示了在不同的温度和系统尺寸范围内，萨克德夫-叶-基塔耶夫模型的行为
从高温到低温，这个模型从行为像相互作用的粒子，到半经典黑洞，再到高量子黑洞
信用:Kobrin等
在过去的几年里，世界各地的许多物理学家进行了研究，调查由强相互作用粒子组成的量子系统中的混沌，也称为多体混沌
多体混沌的研究拓宽了当前对量子热化的理解
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量子粒子通过相互作用达到热平衡的过程),并揭示了微观物理和黑洞动力学之间惊人的联系
加州大学柏克莱分校的研究人员最近进行了一项研究，在一个著名的物理结构，叫做萨克德夫-叶-基塔耶夫(SYK)模型的背景下，考察了多体混沌
SYK模型描述了一群随机相互作用的粒子，是第一个被预测会呈现多体混沌的微观量子系统
“我们的工作是由信息在强相互作用的量子系统中传播速度有多快这个基本问题推动的，”进行这项研究的研究人员之一布莱斯·科布林告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“几年前，一个美丽的理论预测出现了，它表明在某些高维系统中，信息以指数速度传播，类似于经典混沌中的蝴蝶效应
" 除了假设这种信息在某些高维系统中的快速传播之外，先前的研究证明，这种“混沌”的发展速度存在一个普遍的速度极限
有趣的是，达到这个极限的唯一已知或假设的系统与黑洞密切相关，或者更具体地说，与描述黑洞的量子理论密切相关
一个重大的惊喜是，研究人员预测，SYK模型也饱和了混沌的普遍界限
这一认识导致了进一步的分析，表明SYK模型的低温性质实际上等同于带电黑洞的低温性质
尽管这些想法得到了理论计算的支持，但验证它们的有效性和在数值模拟中观察量子混沌迄今为止被证明是一个持久的挑战
科布林和他的同事着手研究SYK模型的混沌性质
他们通过使用他们开发的尖端数值技术模拟特别大的系统的动力学来做到这一点
随后，他们使用基于量子引力计算的方法分析了他们收集的数据
科布林说:“作为温度的函数，我们观察到系统从表现得像普通的相互作用粒子，到与量子黑洞的预测行为完全一致。”
“通过开发新的程序来分析我们的结果，我们确定了混乱的速度，并明确表明，在低温下，它接近理论上限
" 科布林和他的同事收集了一种新的动力学现象的直接数值证据，即多体混沌，它将混沌从经典力学转化为强相互作用的量子系统
他们的发现也强调了量子模拟和量子引力理论之间有价值的相互作用
在他们最近的研究中，研究人员使用他们创造的数字工具来检验SYK模型中的多体混沌，在未来，同样的技术可以应用于其他难以用普通分析框架来检验的模型
最终，这将有助于正在进行的对表现出与黑洞相同行为的量子系统的研究
最后，这组研究人员采用的方法还可以激发实验技术的发展，在可控的量子硬件上模拟量子动力学，例如使用冷原子或俘获离子阵列
科布林说:“我很兴奋能研究量子信息和量子引力交叉的其他现象。”
“例如，据预测，通过将SYK模型的两个副本耦合在一起，人们可以形成一个所谓的可穿越虫洞，通过它可以传递信息
这是一个非常违反直觉的结果，表明量子混沌实际上可以帮助信息从一个地方移动到另一个地方
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