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三维Z₂规范理论中的慢混合与涌现一形式对称性

统计力学 2026-01-12 v1 量子物理

摘要

低温下的对称性破缺序通常伴随着缓慢的弛豫动力学,这是由于不同有序态之间的界面产生的发散自由能势垒所致。在此,我们将这种对应关系扩展到经典拓扑序,其中有序态是局域不可区分的,因此它们之间不存在界面的概念。我们以三维经典Z₂格点规范理论(LGT)作为典型例子,研究其弛豫动力学。我们证明了在解禁闭相中混合时间的一个下界,t_mix = exp[Ω(L)],其中L是线性系统尺寸。即使存在显式打破不同长寿命态之间一形式对称性的扰动,该下界也成立。这种扰动破坏了有序态之间的能量势垒,但我们证明,熵效应仍然导致在非零温度下出现发散的自由能势垒。我们的证明确立了LGT作为一种鲁棒的有限温度经典存储器。我们进一步通过一个我们精确化的概念,证明了熵效应导致涌现的一形式对称性。我们论证了指数混合时间源于解禁闭相的普适性质,并通过探索解禁闭相之外的希格斯和禁闭相变处的混合时间尺度,在数值上证实了这一预期。我们发现这些相变表现出显著不同的动力学标度,尽管两者都具有三维伊辛模型的静态临界指数。我们期望这种新颖的用于记忆和涌现对称性的熵机制也能为自校正量子记忆带来洞见。

关键词

引用

@article{arxiv.2601.06010,
  title  = {Slow mixing and emergent one-form symmetries in three-dimensional $\mathbb{Z}_2$ gauge theory},
  author = {Charles Stahl and Benedikt Placke and Vedika Khemani and Yaodong Li},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2601.06010},
  year   = {2026}
}

备注

19+4 pages, 10+1 figures