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，“普适性”是指一个系统的特性，与其细节无关。建立量子动力学的普适性是理论物理学家的主要兴趣之一。现在，来自的研究人员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)的单参数标度。

现实世界中的多粒子系统通常充满“无序性”或“随机性”,这反过来导致了这类系统的独特现象。比如，强无序体系中的电子会由于相消干涉而变得局域化，这种现象被称为“安德森局域化”。

安德森定位在单参数缩放中被广泛研究，其中系统属性基于特定参数被缩放。然而，尽管大多数研究集中在静态特性上，无序也可以显著影响量子动力学，如纠缠动力学和传输现象。

在最近发表于《物理评论快报》的一项研究中，名古屋大学教授Kazuya Fujimoto领导的一组物理学家现在用数值证明了一种称为“Family-Vicsek (FV) scaling”的动态单参数标度用于无序量子系统。“虽然FV标度首先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标度，”藤本教授解释道。

在他们的研究中，物理学家考虑了三种常见模型的无序一维势中的非交互无自旋费米子系统。他们发现表面粗糙度遵循由三个指数表征的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，这表明了EE的FV标度性。此外，他们观察到了其中一个模型的反常标度指数，并将其归因于离域相中局域态的存在，这是量子无序系统的经典特征。

重要的是冷原子系统的表面粗糙度可以用显微镜技术进行实验测量，这使得在非相互作用费米子中实验估计EE成为可能。