普适类是现代物理学的一个基本概念。人们发现不同的临界系统可能展现出某些普适的性质，这些性质往往与系统的大部分细节无关，而仅仅被少数关键因素，如系统的维数、对称性等所决定。通过对这些普适性质的刻画（临界指数），人们可以将自然界的连续相变分成有若干普适类。上世纪70年代，Hohenberg和Halperin等人将这一概念推广到动力学系统，提出了动力学普适类的概念：对于临界系统，其的动力学性质（如弛豫时间等）也可以表现出普适行为，这些行为往往比静态物理量（如关联函数）的普适类更加复杂。同时，这类普适动力现象甚至不局限于近平衡系统的相变点附近，在远离平衡的系统中也能被观察到（如Kardar-Parisi-Zhang普适类），目前已经成为非平衡统计物理研究的重要方向。
在噪声与无序共同作用下的一维量子多体系统中的弛豫动力学
相比于经典非平衡系统，量子多体系统中的动力学行为往往更为复杂，也更加有趣。由于量子关联系统内在的复杂性，目前没有一般性的方法来研究这类系统的动力学性质。因此，远离平衡态的量子多体系统中是否存在普适的动力学行为一直是该领域的一个基本问题。近日，《Physical review Letters》刊发了了蔡子课题组题为“Noise-driven universal dynamics towards an infinite temperature state”的文章【1】，报道其在开放量子多体系统的弛豫动力学中发现动力学普适类的工作，该工作由上海交通大学物理与天文学院蔡子课题组、王孝群课题组和北京航空航天大学李伟课题组合作完成。 通过密度矩阵重整化群方法，他们研究了一类具有噪声的一维量子多体系统中的弛豫动力学问题。他们发现，尽管噪声会最终将这一多体系统驱动到温度无穷高的稳态，但是在这一平庸状态附近的弛豫动力学可能展现出非平庸的普适性质。在这类开放的量子多体系统中，无序、量子涨落、对称性以及噪声等因素的交互作用会导致丰富的弛豫动力学行为，例如普适的幂指数衰减、正常或者畸变的指数衰减等。一个关键的发现是，在这一过程中，守恒量对于决定系统的长时间的弛豫行为起到了决定性作用。通过hydrogen dynamics和有效场论的分析，我们为这一数值发现提供了理论解释。同时，这一理论结果与当前超冷原子领域中多体局域化与开放量子系统的实验密切相关。
常熟理工学院任杰副教授（王孝群课题组访问学者）为本工作第一作者，上海交通大学蔡子特别研究员为通讯作者。这一工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金以及上海市人才计划的资助的支持。
链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.130602
微信公众号
