具有海森堡相互作用的量子自旋自由感应衰减中相位同步与对齐的观测

由幺正时间演化描述的封闭量子系统中可观测量的平衡化，除少数同样明确的例外之外，已是公认现象。本文报道一个令人惊讶的理论观测：具有最近邻或长程各向同性海森堡相互作用的可积与不可积自旋环不仅达到平衡，而且使各个自旋期望值的方向同步。我们强调这不同于量子耗散系统中的自发同步。此处我们观测到幺正时间演化下封闭系统中局域自旋方向的相互同步。与耗散系统相反，该同步与相互作用是铁磁还是反铁磁无关。在我们的数值模拟中，我们通过数值精确求解含时薛定谔方程，研究了多达 $N = 25$ 个、每个自旋 $s = 1/2$ 的量子自旋系综的自由感应衰减（FID）。我们的发现与系统的守恒律有关，但无法完全由其所解释。该同步对例如海森堡耦合的随机涨落和非均匀磁场非常稳健。在足够强的破缺对称性相互作用（如偶极相互作用）下未观测到同步。我们还将结果与封闭系统经典自旋动力学比较，后者因缺乏纠缠而不展现相位同步；对经典自旋系统，单个自旋的固定大小有效地充当了额外的 $N$ 个守恒律。