量子Lotka-Volterra动力学

显示出竞争非线性动力学的物理系统在自然界数学模型的发展中发挥了关键作用。重要的例子包括生态学、生物学中的捕食者-猎物模型，经济学中的消费-资源模型，以及化学反应中的扩散-反应方程。然而，由于现实世界的系统嵌入复杂的环境，难以或甚至不可能控制外部参数，与简单模型进行定量比较仍然具有挑战性。这促使我们在具有精确控制的孤立物理系统中寻找竞争动力学。一个理想的候选是稀释原子ensemble中的激光激发。在例如高度激发的Rydberg态原子中，显示出丰富的多体动力学，包括各向同性性破坏、同步和时间晶体。本文通过激光激发和离子化位于室温蒸发室中的Rydberg原子，演示了捕食者-猎物动力学。离子化激发的原子产生电场抑制进一步的激发。这使离子化过程失去资源，导致捕食者-猎物动力学。通过将我们的结果与Lotka-Volterra模型进行比较，我们表明我们的实验不仅在非线性动力学方面具有应用，而且在计量学和局部等离子体遥感方面也具有应用。