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姚道新教授、阴帅副教授团队在非厄米格点规范中的局域化理论方面取得重要进展
beat365中国唯一官方网站的姚道新教授和阴帅副教授最近在非厄米格点规范中的局域化理论研究中取得重要进展，在国际上首先提出了非厄米量子解纠缠液体，并分析了非厄米趋肤效应，非厄米局域化相变，实复相变等现象。2024年2月21日，该成果以“Dynamical localization transition in the non-Hermitian lattice gauge theory”为题，以beat365中国唯一官方网站为第一单位发表在国际著名物理刊物《通讯物理》 (Communications Physics 7, 58 (2024))。
规范理论在粒子物理标准模型的统一描述方面发挥着关键作用。近几十年来，规范理论在凝聚态物理中也得到了应用，特别是在多体系统的背景下，导致了格点规范理论的出现。突出的例子包括量子磁体、高温超导体和量子模拟的格点规范描述。这些理论中固有的局部规范对称性产生了大量的守恒量，使它们成为在没有无序的情况下研究局域化现象的重要平台。目前，利用超冷原子、超导体电路和里德堡原子阵列等多种资源，已经成功实现Z2格点规范理论。这些实验对无无序局域化的研究具有重要的指导意义。
另一方面，由于发现了许多超越厄米系统的物理性质，非厄米物理学受到了广泛的关注。例如，非厄米趋肤效应揭示了对空间边界条件的敏感性，非厄米性将拓扑相的领域扩展到厄米框架之外，非厄米性和无序的相互作用导致了局域化-去局域化的相变出现。非厄米物理在光学、声学、冷原子等物理系统中具有广泛的应用。因此，理解非厄米格点规范理论体系的机理及其潜在的独特物理机制显得尤为重要。
图一：一维具有非互易跳跃的费米子通过自旋1/2链接的系统图像，其中格点代表费米子，自旋1/2处于链接上。
图二：非厄米量子解纠缠液体的特征 （a）模型的分割方式。（b-d）局域化相中，费米子和自旋两个子系统的量子互信息分别满足面积定律和体积定律。（e-g）去局域化相中，费米子和自旋两个子系统的量子互信息分别满足面积定律和体积定律。
研究团队将非厄米特性引入一维具有Z2规范对称性的费米子系统中，如图一所示，通过淬火，研究系统的非平衡动力学特征。借助于对偶映射，链接上的极化自旋可以产生Z2规范场，为费米子系统提供了二元化的无序场。该团队系统研究了非厄米性和Z2规范场的共同作用下，费米子系统产生的非厄米趋肤效应、非无序诱导的局域化-去局域化的动力学相变以及本征能量的实复相变等现象。
在这些基础上，研究团队进一步提出了一种新的物态形式，非厄米量子解纠缠液体。从纠缠的角度来看，多个子系统可能表现出不同的动力学行为，其中一些子系统经历了热化，而另一些则没有，这种物态被称为量子解纠缠液体。在局域化相中，费米子的量子互信息满足面积定律（area law），而自旋系统的量子互信息满足体积定律（volume law）（如图二（b-d）所示），确定Z2规范场诱导产生了量子解纠缠液体。在去局域化相中，如图二（e-g）所示，该团队发现费米子依旧满足面积定律，表明量子解纠缠液体还存在于去局域化相中。与局域化相不同的是，去局域化相中，非厄米趋肤效应是产生量子解纠缠液体的主因。通过研究两个子系统的量子互信息的非平衡动力学，还观察到非厄米性诱导量子信息由费米子系统流入自旋系统，为实验实现量子关联态的制备和控制提供了新思路。
该研究成果发表于2024年2月21日出版的Communications Physics 7，58 (2024) （DOI: 10.1038/s42005-024-01544-6）。beat365中国唯一官方网站已出站博士后程俊青为论文的第一作者，现就职于大湾区大学（筹），姚道新教授和阴帅副教授为论文共同通讯作者。beat365中国唯一官方网站的理论研究工作依托beat365中国唯一官方网站、高等学术研究中心、广东省磁电物性分析与器件重点实验室、光电材料与技术国家重点实验室。
上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东特支计划领军人才项目等的资助。