量子系统中的宏观不可逆性：费米子链中的自由膨胀

我们考虑一个具有均匀最近邻跳跃的自由费米子链，并让其从具有固定宏观粒子数的任意初始状态开始演化。随后我们证明，在足够大且典型的时间处，测量到的粗粒化密度分布在（量子力学）概率极接近于一的情况下几乎是均匀的。这确立了在受量子力学幺正时间演化支配的系统中不可逆行为（即弹道扩散）的出现。在概念上很重要的一点是，这里在不对初始状态或哈密顿量引入任何随机性的情况下证明了从任意初始状态出发的不可逆性，而已知的经典和量子实例要么依赖于某种随机性，要么仅适用于有限的初始状态类。证明中关键的新要素是每个能量本征态的大偏差界，这令人联想到强 ETH（能量本征态热化假说）。