非互易性是随机拓扑系统中鲁棒降维与强响应所必需的
统计力学
2024-10-14 v4 介观与纳米尺度物理
强关联电子
生物物理
摘要
拓扑理论预测了众多量子与经典系统中鲁棒降维的必要条件。近期已提出描述许多生物与化学现象的随机系统模型。然而,此类系统缺乏一般理论原理,其典型表现是著名的体-边对应失效。我们证明,与量子及许多经典系统中的拓扑相相反,随机系统需要非互易(或非厄米)跃迁才能实现鲁棒的边响应,这一结论在所有维度与几何下均成立。我们提出了一种关于杂化的新解释,该杂化会破坏互易(厄米)随机系统中的边响应。进一步,我们表明随机稳态随非互易性急剧增长,而其量子对应物则趋于饱和。我们分析了由此产生的理论与物理后果,以及非互易性如何缓解杂化效应从而在平衡与非平衡稳态中朝向鲁棒边态发展。这些结果确立了非互易相互作用在活性与生命物质中对抗随机扰动鲁棒响应的关键作用。
引用
@article{arxiv.2310.16720,
title = {Non-reciprocity is necessary for robust dimensional reduction and strong responses in stochastic topological systems},
author = {Aleksandra Nelson and Evelyn Tang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.16720},
year = {2024}
}
备注
19 pages, 10 figures. In v3: introduced a novel explanation of hybridization earlier in the manuscript. In v2: Added new section IV about the consequence of non-Hermiticity for topological classification and physical observables. Added new Appendix C with analysis of edge currents in a kagome lattice