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在经典田川秋天多体系统中寻找离散时间晶体

物理学 2021-11-20 23:58:29

作者:英格丽德·法德利

(同organic)有机 描述一维、周期驱动、多体经典系统的时间动力学数值模拟的图像,耦合到有限的温度池

空间水平运行,时间垂直向下

该图像显示了初始的统一配置(即

e

顶部结构,它是均匀的白色),最终产生双倍周期的时间晶体动力学

资信情况:扎列特尔,姚等

我们目前对物质相态的公认理解主要与处于或接近热平衡的系统有关

然而,有一个由不处于平衡状态的系统组成的丰富世界,它可以容纳新的和迷人的物质阶段

最近,对热平衡之外的系统的研究已经导致在周期性驱动的量子系统中发现了新的相,其中最著名的是离散时间晶体(DTC)相

这种独特的相位的特征是由多体相互作用和非平衡驱动之间的相互作用引起的集体次谐波振荡,这导致遍历性的丧失

有趣的是,次谐波振荡也是动力系统的一个特征,如捕食者-食饵模型和参数共振

因此,一些研究人员一直在探索这些经典系统可能表现出与在直接转矩控制阶段观察到的特征相似的特征的可能性

加州大学的研究人员最近进行了一项研究,调查这种可能性,重点是与有限温度池耦合的周期性驱动哈密顿动力学,它可以提供摩擦和噪声

他们最近发表在《自然物理学》上的论文表明,这个系统中产生的噪声和相互作用可以驱动一阶动态相变,从离散时间平移不变相位到“激活的”经典离散时间晶体(CDTC)相位

开展这项研究的研究人员之一迈克尔·扎勒特尔告诉《物理》杂志说:“我们的目标是探索一个与嘈杂、有限温度环境相耦合的纯经典多体系统是否能显示出与量子系统中已知的相同类型的严格时间晶体顺序。”

(同organic)有机

最近大多数研究时间晶体的实验都集中在量子系统上,比如俘获的原子离子和固态自旋

然而,受20世纪80年代驱动电荷密度波实验的启发,扎勒特尔和他的同事决定回到经典非平衡系统中时间晶体顺序是否会出现的问题

在他们的数值实验中,研究人员发现,当耦合到一个有限的温度池时,一个周期性驱动的一维经典系统可以表现出一个激活的CDTC相和一个对称不间断相之间的相变

在CDTC阶段,时间平移对称性被打破成指数长时间尺度

此外,研究人员观察到沿一阶临界线存在幂律相关性

“对于一个一维的一般经典系统,我们发现时间-晶体顺序在一个指数的长时间尺度上存在,但最终是有限的,”参与研究的另一位研究员诺曼·姚告诉《物理》杂志

(同organic)有机

“一个耐人寻味的公开问题是,人们能否利用一组更复杂的经典粒子之间的相互作用,将时间结晶行为扩展到无限次

尽管我们对此并不乐观,但我们推测,基于彼得·卡斯在概率细胞自动机的背景下获得的一个美丽的结果,无限长寿命的经典时间晶体确实可以存在于任何维度

" 扎勒特尔、姚及其同事最近进行的研究是探索经典非平衡多体系统中直接转矩控制相变的第一步

未来,研究人员计划进行进一步的研究,旨在严格证明他们关于经典时间晶体存在的猜想

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