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Sandbox Physics

非厄米皮肤效应

一个断口,改写整条链

接上 41 格环链,再切开一个连接,看右本征模式从铺满全环变成靠边堆积。反转跃迁偏向、查看复能谱,或从中央放出波包。

交互模型一个断口,改写整条链
边界,也是物理的一部分

五个边缘格点的条件权重

0%0\%

演化时刻

τ=0\tau=0

每一个结果,都要算数

模式可以挤满边界,记录却可能几乎全是损失。

全部四十一个右本征模式

每行是单独归一的右本征模式,不是同时存在的粒子占据。亮度取概率平方根,固定范围零至 0.7。选择一行会重新制备该模式。

00.7

随边界改变的能谱

青色椭圆为闭环能量,金色线段为开链能量。亮点对应选中边界与模式。虚轴已包含被动损耗平移。

右左跃迁比00
最大损耗账本误差00

此刻的概率剖面

独立模拟制备

数清存活,也保留损失。

1024 次全新制备,每次只有一个结果:损失,或在某个格点检出。事件格中金色为损失,青色为存活。直方图仅统计实际记录到的存活格点。

理想损失或位置读出,不加入探测器低效率。拖动时间、改变显示归一均保留旧记录;重新制备会清空。导出包含全部损失与格点,并单独标记模型参考。

方程、损耗与模型边界
τ=Jt/ℏ,E∗=J\tau=Jt/\hbar,\qquad E_*=J

跃迁能量设定单位,数据图的格点编号从左向右增加。三维布局仅作示意,不指定实际长度或经过标定的装置。

iψ˙n=−egψn−1−e−gψn+1−iΓψn,Γ=2sinh⁡∣g∣\begin{gathered}i\dot\psi_n=-e^g\psi_{n-1}-e^{-g}\psi_{n+1}\\-i\Gamma\psi_n,\quad\Gamma=2\sinh|g|\end{gathered}

方向性耦合需要有效开放系统构造。上述整体平移让反厄米损耗矩阵半正定,因此存在向吸收真空态跳跃的损耗通道实现;这不是每个格点独立衰减,也不复现某个实验电路。

Emopen=−2cos⁡ ⁣mπ42−iΓEkring=−2cosh⁡gcos⁡k+2isinh⁡gsin⁡k−iΓ\begin{gathered}E_m^{\rm open}=-2\cos\!\frac{m\pi}{42}-i\Gamma\\E_k^{\rm ring}=-2\cosh g\cos k\\+2i\sinh g\sin k-i\Gamma\end{gathered}

开链模式是在驻波上乘指数包络,环链模式为平面波。编号在两套能谱中分别定义,不代表跟随边界改变的绝热态。模式图显示右本征态概率,不是双正交密度。

S=∑n∣ψn∣2,Plost=1−Spn=∣ψn∣2,pn∣survive=pn/S\begin{gathered}S=\sum_n|\psi_n|^2,\quad P_{\rm lost}=1-S\\p_n=|\psi_n|^2,\quad p_{n|\rm survive}=p_n/S\end{gathered}

四阶 Runge–Kutta 传播步长不大于 0.01,演化态不重新归一。另行积分损耗率核对概率账本。明亮的条件显示除以存活概率;原始采集始终包含损失试验。不声称存在增益、多体统计或连续观测的粒子轨迹。

上述来源提供物理背景。本实验使用明确的线性模型与示意参数,不复现原文实验数据。

物理教程

一个断口,改写整条链

背景接上 41 格环链,再切开一个连接,看右本征模式从铺满全环变成靠边堆积。反转跃迁偏向、查看复能谱,或从中央放出波包。

为什么值得理解学会同时读懂波的形状,以及究竟还剩多少概率。

先抓重点

核心问题
打开一个连接,模式开始挤向边界。
一句话直觉
不对称跃迁遇到开放边界,使展开的右本征模式带上指数包络。只看存活条件下的图像,无法知道多少次试验已经损失。

核心数学模型

演化生成元

iψ˙n=−egψn−1−e−gψn+1−iΓψni\dot\psi_n=-e^g\psi_{n-1}-e^{-g}\psi_{n+1}-i\Gamma\psi_n

时间取跃迁能量的逆尺度;传播过程不重新归一化。

开链右本征模式

un(m)∝egnsin⁡ ⁣mπ(n+1)N+1u_n^{(m)}\propto e^{gn}\sin\!\frac{m\pi(n+1)}{N+1}

此式格点编号从零到四十。反转偏向,指数包络也随之反转。

常见难点

形状不等于存活

容易误解波变亮了,所以概率凭空增加。

正确理解显示刻度与条件归一单独标明。模型是被动的,总存活概率不会增长。

模型范围

容易误解这是经过标定的仪器或相互作用多体实验。

正确理解单激发、整体损耗平移后的被动 Hatano–Nelson 模型。条件形状很亮时,真实存活概率可能已经很低。改变控制会重新制备实验,并非演化中瞬间断环,也不是多体皮肤效应测量。

动手实验

  1. 01

    先看反差

    在同一时刻比较前两个预设。

    应该观察到: 每次改控制都在选定边界下重新制备,断开连接不是在这段演化中途发生。
  2. 02

    查看概率

    切换全部制备与存活条件显示,同时留意存活计量条。

    应该观察到: 即使只有极少数制备存活,条件形状仍然归一为一。
  3. 03

    保留每一个结果

    采集 1024 次独立制备,将损失结果与测得格点一起导出。

    应该观察到: 明亮的条件图像不会增加探测事件数。拖动时间后,原始采样仍固定。
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