多體非厄米系統研究發現占據依賴粒子分離新現象

近日，中山大學物理與天文學院副教授李林虎團隊在國家自然科學基金青年科學基金項目與廣東省重大人才工程青年項目的支持下，對多體非厄米系統研究上發現占據依賴粒子分離新現象。相關成果發表于《物理評論快報》。

論文第一作者、中山大學物理與天文學院博士后秦毅表示，多體相互作用能引發許多超越單粒子圖像的奇特物理現象，是凝聚態物理與量子物理領域的重要前沿課題之一。在與外部環境耦合時，量子多體系統可以通過非厄米哈密頓量等效描述，這種哈密頓量展現出許多與厄米系統截然不同的性質，在近年來引起了許多理論和實驗研究者的關注。

其中，非厄米趨膚效應是非厄米物理研究中的一個主要研究焦點，該效應主要體現為單粒子本征態大規模地積聚在系統邊界上，從而產生如非互易單向輸運、量子化穩態響應等奇特的物理現象。

研究人員在多體非厄米系統中，以硬核玻色子為例，發現了一種由多體統計性質與非厄米趨膚效應協同產生的“占據依賴粒子分離”現象。這一現象的出現源于一類單粒子模型中的趨膚反向性質，即當系統中存在多個同向的非厄米趨膚通道時，它們之間的破壞性相干會導致系統整體體現出方向相反的非厄米趨膚效應。

而在硬核玻色子系統中，其硬核特性限制了不同非厄米趨膚通道之間的相干，使得占據同一元胞的配對粒子體現出與未配對粒子相反的非厄米趨膚效應。通過對局域子晶格關聯與糾纏熵的計算，這一多體非厄米趨膚效應的占據依賴性得到了進一步驗證。在動力學上，這一現象表現為不同多體初態的單向或雙向輸運，從而提供了一種在空間上分離配對與未配對粒子的新機制。

論文通訊作者李林虎表示，該研究發現揭示了子系統（如軌道、子晶格或自旋）中粒子不守恒性及空間構型對非厄米物理性質的顯著影響，為設計并探索新奇多體非厄米現象提供了新的思路。

相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.096501