不可穿透玻色子一维气体中的量子回归

众所周知，具有无限强排斥相互作用的稀薄一维 (1D) 玻色子气体表现得像自由费米子气体。正如金属中的传导电子那样，我们考虑当该气体被限制在具有硬壁的盒子中并制备于特殊初态时，其所产生动力学的单粒子图像。通过求解一维硬壁盒子中自由粒子的非定态问题，我们表明单粒子态随时间回归，标志着自由粒子在受限空间中来回运动的直观预期。在适当条件下，若所有粒子都被置于相同的初动量叠加态，则整个气体态也可实现回归。我们在此引入该问题，作为引发统计力学中著名复现悖论的讨论的一个现代实例：一方面，我们的结果可用于对 [T. Kinoshita 等, Nature 440, 900 (2006)] 在囚禁冷原子一维玻色气体中观测到的初态复现给出一个简略的解释，我们估计的复现时间与观测到的振荡周期相当吻合；但另一方面，该实验对“孤立量子多体系统可因其自身的幺正非平衡动力学而达到平衡”这一信念产生了重大影响。文中讨论了关于后者的若干想法。