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准周期系统中的基本局域化相:统一框架与精确结果

无序系统与神经网络 2026-04-21 v5 介观与纳米尺度物理 统计力学 量子物理

摘要

无序量子系统包含三类量子态:扩展态、局域态和临界态,由此在自然界中产生七种不同的基本相:三种纯相和四种带有迁移率边的共存相,然而基于普适机制且能完全实现所有这些相的统一理论尚未建立。在此,我们提出一个基于自旋准周期 (QP) 系统的统一框架,实现了所有基本局域化相,并获得了用于表征它们的精确且普适的结果。首先,我们表明当手征(类手征)对称性在所提出的自旋 QP 模型中保持时,即可得到纯相,这给出了纯相出现的判据,否则为共存相。进一步,我们揭示了临界态的一种新机制,即其出现受到自旋 QP 模型中广义非公度矩阵元零点的保护,这极大地拓宽了奇异临界态的严格实现。随后,我们给出了当前自旋 QP 系统精确可解性的判据,并据此为所有不同的局域化相构建了各种精确可解模型。特别地,我们提出了两个新模型,分别称为自旋选择性 QP 晶格模型和 QP 光学 Raman 晶格模型,以分别实现 Anderson 局域化物理中所有基本类型的迁移率边和全部七种基本相。我们提出并详细研究了具有高可行性的实验方案以实现这些模型。本研究建立了一个完整而深刻的理论框架,能够深入探索 QP 系统中所有基本局域化现象的广泛类别,并为构建具有实验可行性的精确可解模型提供了关键见解。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.24380,
  title  = {The fundamental localization phases in quasiperiodic systems: A unified framework and exact results},
  author = {Xin-Chi Zhou and Bing-Chen Yao and Yongjian Wang and Yucheng Wang and Yudong Wei and Qi Zhou and Xiong-Jun Liu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.24380},
  year   = {2026}
}

备注

32 pages, 12 figures. Substantially improved according to referees' reports