离散对称性破缺平衡态的一般理论

相变中的自发对称性破缺发生在系统哈密顿量在某变换下对称，但自然界中观测到的平衡态并非如此时。在此，我们证明当离散对称性在量子系统中自发破缺时，除了与对称性相关的量之外，时间演化必然还守恒另外两个非对易量。这意味着存在由宏观构型的叠加组成的平衡态。接着，我们利用当前最先进的量子技术提出了此类平衡态的实验实现方案。通过数值计算，我们表明它们作为极长寿命的预热态存在，即使在远离热力学极限时也是如此。最后，我们还表明哈密顿量中微小的对称性破缺扰动会稳定前两个量中之一的守恒，意味着对称性破缺平衡态即使在小型量子系统中也变得稳定。