量子-经典对应的破缺与纠缠的动力学生成

由粒子不可区分性产生的交换相互作用对多粒子量子系统的物理至关重要。在此，我们解析地研究了一个孤立系统中由该相互作用诱导的量子纠缠的动力学生成，即一个限制在混沌腔中的理想费米气体，它从一个非高斯纯态出发进行幺正演化。我们发现，粒子运动的量子-经典对应的破缺，通过剧烈改变多体波函数的空间结构，导致了纠缠结构的深刻变化。此外，对于一类初态，这种变化导致腔中各处都趋于热平衡，并以量子混沌中著名的埃伦费斯特时间作为热化时间。具体而言，不同空间尺度下各种关联函数的量子期望值均由费米-狄拉克分布决定。另外，通过使用约化密度矩阵（RDM）和纠缠熵（EE）作为局域探针，我们发现子系统内的气体与子系统外的气体处于平衡，且其热熵即为纠缠熵，尽管整个系统处于纯态。作为本工作的副产品，我们提供了一个解析解，支持 Garrison 和 Grover 在 Phys. Rev. X 8, 021026 (2018) 中做出并数值研究的一个重要热化猜想，并加强了其表述。