DOI: https://doi.org/10.1103/c1jr-zqxg
تاريخ النشر: 2026-02-25
المؤلف: Jacopo Gliozzi وآخرون
الموضوع الرئيسي: ميكانيكا الكم والفيزياء غير الهرمية
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في تأثير الاضطراب المطفأ على تأثير الجلد غير الهيرميتي في الأنظمة التي تحافظ على شحنة U(1) ولحظاتها المتعددة. يوسع المؤلفون إطار هاتانو-نيلسون لانتقالات التوطين ليشمل الأنظمة التفاعلية. يحددون انتقالًا بين مرحلة تأثير الجلد، التي تتميز بتجمع الشحنات عند الحدود، ومرحلة التوطين المتعدد الجسيمات، حيث تتجمع الشحنات بشكل عشوائي. يرتبط هذا الانتقال بتحول في ديناميات التشابك من قانون المساحة إلى قانون الحجم.
في الأنظمة بدون حدود، يظهر تأثير الجلد كمرحلة غير موضعية تتميز بتيار أحادي الاتجاه. من الجدير بالذكر أنه عندما يتم الحفاظ على ثنائيات القطب أو مضاعفات أعلى، يظل تأثير الجلد غير الهيرميتي قويًا ضد أي مستوى من الاضطراب. يؤدي هذا إلى استنتاج مفاجئ بأن النظام دائمًا غير موضعي تحت ظروف الحدود الدورية، بغض النظر عن قوة الاضطراب.
نقاش
في قسم النقاش من المواد التكميلية، يستكشف المؤلفون تداعيات الهاميلتونيين غير الهيرميتيين الذين يظهرون تأثيرات جلدية، خاصة في وجود الاضطراب. يوضحون أنه حتى النماذج غير التبادلية التي تفتقر إلى تحويل التشابه إلى شكل هيرميتي يمكن أن تظهر ميزات رئيسية لانتقالات التوطين، مثل تأثير جلد الشحنة وتأثير جلد ثنائي القطب. على وجه التحديد، يحللون نماذج هاتانو-نيلسون المعدلة مع القفز إلى الجيران التاليين ويظهرون أن هذه النماذج تحافظ على نفس انتقالات التوطين مثل تلك التي لها نظائر هيرميتي، على الرغم من وجود طيف معقد. يشير هذا إلى أن الفيزياء الأساسية لتأثيرات الجلد قوية ضد غياب تحويل التشابه، طالما تم الحفاظ على اتجاه عدم التبادلية.
علاوة على ذلك، يقدم المؤلفون أدلة إضافية على التوطين المتعدد الجسيمات (MBL) في نموذج يحافظ على ثنائي القطب الهيرميتي من خلال تحليل الطيف وقياسات انتروبيا التشابك. يجدون أن إحصائيات مستويات الطاقة وانتروبيا التشابك تشير إلى مرحلة MBL، تتميز بتباعد مستويات بواسوني وقانون منطقة للتشابك، على التوالي. تدعم وجود مشغلات محفوظة موضعية بشكل أسي، والتي تم تحديدها كمشغلات قابلة للتكامل محليًا (LIOMs)، مرحلة MBL بشكل أكبر. يناقش المؤلفون أيضًا حالة فريدة حيث يسمح تناظر U(1) المخفي بانتقال بين التوطين وتأثير الجلد، مما يبرز التوازن الدقيق المطلوب لحدوث مثل هذه الانتقالات في الأنظمة التي تحافظ على ثنائي القطب. يسلط هذا الضوء على التفاعل المعقد بين ظواهر التوطين وبنية فضاء هيلبرت في الأنظمة غير الهيرميتي.
DOI: https://doi.org/10.1103/c1jr-zqxg
Publication Date: 2026-02-25
Author(s): Jacopo Gliozzi et al.
Primary Topic: Quantum Mechanics and Non-Hermitian Physics
Overview
This research investigates the influence of quenched disorder on the non-Hermitian skin effect in systems that conserve a U(1) charge and its multipole moments. The authors extend the Hatano-Nelson framework for localization transitions to include interacting systems. They identify a transition between a skin effect phase, characterized by charge clustering at boundaries, and a many-body localized phase, where charges localize randomly. This transition is associated with a shift in the dynamics of entanglement from an area law to a volume law.
In systems without boundaries, the skin effect manifests as a delocalized phase featuring a unidirectional current. Notably, when dipoles or higher multipoles are conserved, the non-Hermitian skin effect remains robust against any level of disorder. This leads to the surprising conclusion that the system is always delocalized under periodic boundary conditions, independent of the disorder strength.
Discussion
In the discussion section of the supplementary material, the authors explore the implications of non-Hermitian Hamiltonians exhibiting skin effects, particularly in the presence of disorder. They demonstrate that even non-reciprocal models lacking a similarity transformation to a Hermitian form can still exhibit key features of localization transitions, such as the charge skin effect and dipole skin effect. Specifically, they analyze modified Hatano-Nelson models with next-nearest neighbor hopping and show that these models maintain the same localization transitions as those with Hermitian counterparts, despite having complex spectra. This suggests that the underlying physics of skin effects is robust against the absence of a similarity transformation, as long as the non-reciprocity direction is preserved.
Furthermore, the authors provide additional evidence for many-body localization (MBL) in a Hermitian dipole-conserving model through spectral analysis and entanglement entropy measurements. They find that the energy level statistics and entanglement entropy indicate an MBL phase, characterized by Poissonian level spacing and area-law entanglement, respectively. The presence of exponentially localized conserved operators, identified as locally integrable operators (LIOMs), further supports the MBL phase. The authors also discuss a unique case where a hidden U(1) symmetry allows for a transition between localization and the skin effect, emphasizing the delicate balance required for such transitions to occur in dipole-conserving systems. This highlights the intricate interplay between localization phenomena and the structure of the Hilbert space in non-Hermitian systems.