我们如何表征量子混乱?在各种不同的方法中(参见参考文献1以进行审查),目前有两个不同的标准。第一个是能量谱的随机矩阵样的普遍性[2,3]:如果能量谱由高斯随机矩阵理论描述,则给定的量子系统是混乱的,我们只需用RMT表示[4-6]。第二个是对初始条件的敏感性:如果给定的量子系统在这个意义上是混乱的,如果它表现出指数级别的lyapunov的生长,则小扰动的小扰动生长,如超时阶 - 超顺序相关函数(OTOC)[7,8]。OTOC与Loschmidt回声密切相关,该回声也探测了混乱[9]。这些标准有几个不令人满意的特征。首先,目前尚不清楚这两个标准如何相关。第二,量子标准与经典混乱的特征的联系尚不清楚。可能会说,对初始条件的敏感性可以表征经典和量子混乱,但是局部量子系统存在问题。在古典理论中,最初的扰动可以任意地从数学意义上讲,并且指数级的增长可以永远继续下去。另一方面,在量子系统中,由于不确定性原理,扰动不能完全较小,并且局部量子系统通常不会显示指数级的增长,除非在特殊的限制下[10-14] [15]。因此,基于OTOC的早期生长的表征对通用局部量子系统不起作用。在上一篇论文[16]中,我们概括了上述单一混乱指数以定义量子lyapunov指数。基于Sachdev-Ye-Kitaev(SYK)模型和自旋链(XXZ)模型的计算,我们提出,Lyapunov指数如此定义的指数表现出普遍的行为:Lyapunov Spectrum Spectrum与RMT在系统中时同意RMT。量子混乱的这种表征避免了通用局部系统缺乏指数增长的问题,因为一个人只需要指数的统计特性,而不是其详细的增长为 -
涨落定理是热力学第二定律对于小系统的基本推广。虽然熵产生Σ对于宏观系统是一个非负的确定性量,但是在微观尺度上,由于不可忽略的热[1,2]或量子[3,4]涨落,熵产生Σ变为随机量。详细的涨落定理通过关系PðΣÞ=Pð−ΣÞ¼expðΣÞ[5]量化了负熵产生事件发生的概率。积分涨落定理对Σ积分后的形式为hexpð−ΣÞi¼1。指数的凹性意味着熵产生平均而言仅为正值,hΣi≥0。涨落定理在任意远离平衡态的一般有效性使得它们在非平衡物理中特别有用。由于这个原因,人们在理论和实验上对经典系统进行了广泛的研究[6,7]。这些研究为从胶体粒子到酶和分子马达[1,2]等微观系统的热力学提供了独特的见解。在量子领域,情况更为复杂。量子涨落定理通常在两点测量 (TPM) 方案中研究[3,4]。在这种方法中,通过在非平衡协议开始和结束时投影测量能量,可以确定量子系统的能量变化,进而确定熵产生[8],以实现个体实现。还提出了基于类拉姆齐干涉术[9,10]和广义测量[11,12]的等效公式。这些方法用于对机械驱动 [13 – 16] 和热驱动 [17,18] 系统进行量子涨落定理的实验测试,使用 NMR、离子阱、冷原子、氮空位中心和超导量子比特装置。TPM 程序成功捕获了系统的离散量子能谱,以及两次测量之间的非平衡量子动力学 [19]。然而,由于其投影性质,它