两个自旋动力学中的量子同步丧失

受近期在原子钟中观察到的自旋自重相位启发，我们引入一个简单的动力学模型来研究退相位与同步之间的竞争。取两个自旋 $S$ 初始平行且位于垂直于非均匀磁场 $\Delta$ 的平面内，该磁场倾向于使它们退相位。此外，两个自旋通过交换相互作用 $J$ 耦合，该相互作用试图使它们保持锁定。经典动力学的解析解表明，当交换相互作用 $J$ 相对于非均匀性足够大（$J>\Delta$）时，存在向同步区域的相变。量子动力学在四个极限下——大/小 $J/\Delta$ 和大/小 $S$——得到解析求解，并在中间情形进行数值求解。与经典情形形成鲜明对比的是，量子解表现出非常丰富的依赖于 $S$ 的多尺度动力学。对于任意有限 $S$，不存在同步，而是在 $J=\Delta$ 附近发生两个区域之间的交叉。只有当 $S\to \infty$ 时才恢复同步相变，并以非平庸方式趋近于经典解。因此，量子效应抑制了同步相变。