在日常生活中，人们早已习惯这样一个朴素而可靠的经验：持续对一个系统做功，通常会使其吸收能量并升温。无论是双手摩擦带来的温暖，还是反复敲击金属片产生的热量，外界做功都会在系统内部转化为无序的运动，使系统趋于热化。即使不借助具体的物理公式，这种“驱动导致加热”的规律也早已深入直觉之中。但量子相干性的存在打破了这一普遍预期。量子受击转子（Quantum kicked rotor, QKR）正是这一类教科书级别的反例：尽管转子持续受到周期驱动，其能量增长却在长时间后趋于饱和，呈现出动力学局域化（Dynamical localization, DL）。这一现象表明，在量子世界中，“持续驱动”并不必然意味着“持续加热”。然而，上述认识主要建立在单粒子或无相互作用体系之中。现实世界的量子系统不可避免地包含相互作用，而相互作用通常被认为会破坏系统的有序性，从而推动系统重新走向热化。正因如此，一个核心问题长期悬而未决：在强相互作用存在的情况下，动力学局域化是否仍然能够稳定存在？
近年来的多项实验研究为这一问题提供了重要线索。两篇同期的实验工作（Nat. Phys. 18 , 1297-1301 (2022); Nat. Phys. 18 , 1302-1306 (2022)）表明，在平均场框架下，弱相互作用会使量子气体以亚扩散的方式缓慢吸收能量，暗示系统处于介于局域化与热化之间的动力学状态。然而超出平均场理论，对于更一般的强相互作用，量子气体是否会持续热化仍然是个未解之谜。这一问题在近期取得了关键性突破。最新实验工作（Science 389, 716 (2025)）首次证实了多体动力学局域化（Many-body dynamical localization, MBDL）的存在，表明即使在强相互作用存在的情况下，量子气体仍可以避免热化。但值得强调的是，现有关于多体动力学局域化的理论与实验研究，大多基于对系统动能演化的追踪。这类方法停留在动力学层面的唯象观测，虽然能够刻画系统是否发生加热，却难以直接揭示其内在的微观起源。因此，关于多体动力学局域化为何产生、如何被相互作用调控，至今仍缺乏统一而清晰的理论图像。这些问题共同构成了当前量子多体非平衡动力学研究中的前沿挑战。
近日，浙江大学物理学院研究团队与国外研究团队合作在《Physical Review Letters》期刊发表题为“Origin and Emergent Features of Many-Body Dynamical Localization”的研究成果（Phys. Rev. Lett. 136, 123402 (2026)），揭示了多体动力学局域化的微观起源与相互作用诱导的幂律转变的普适特征，并从本征态角度刻画了多体动力学局域化与其破缺的相图，为受驱动量子气体中的多体动力学局域化提供了统一的理论解释。
图1 受击的Lieb-Liniger模型以及研究重点
图2 映射模型中跃迁项的衰减行为
扩展的格点映射：从多体到单体的视角转变
作为相互作用量子气体的典型模型，研究团队针对受击Lieb-Liniger模型展开了系统研究，其实空间与动量空间的结构如图1(a)所示。研究团队创新的引入了一种扩展的格点映射，将该多体的含时连续模型映射到了单体的静态格点模型，类似于著名的安德森模型，使得物理图像更加清晰。
数值求解少粒子情况表明：格点模型的在位势能为伪随机数，始终满足洛伦兹分布，扮演了诱导局域化的无序来源。值得强调的是，其跃迁项在低能区域接近指数衰减，而在高能区域呈现幂律衰减，且幂律衰减的指数与振幅随着相互作用的增加呈现系统性的转变，如图2所示。相比之下，在单粒子极限下，跃迁项仅呈现指数衰减行为，该幂律衰减特征直观地揭示了相互作用所引入的非平庸效应。而在此前，类似的幂律特征只在量子气体的基态动量分布中被观察到，且其衰减指数不随相互作用改变。
图3 衰减指数与振幅的转变，以及映射模型本征态的逆参与比
普遍的幂律结构：驱动与相互作用的协同作用
为深入理解幂律行为的物理起源，研究团队采用了Bethe-Ansatz解析方法，对二粒子进行精确求解，预测了幂律衰减在相互作用极限下的渐近行为，且结果与数值计算高度吻合，如图2黑色实线所示。这揭示了一个物理机制：外部的周期驱动首先在不同质心动量的本征态之间诱导了指数型跃迁，而相互作用则进一步在相对动量空间中引入幂律型跃迁结构。
在弱驱动极限下，研究团队进一步发展了跃迁项的普适解析公式，可适用于任意多粒子数。基于此，研究团队揭示了幂律行为及其转变在不同粒子数下具有普遍性，如图3(a-b)所示。对映射模型本征态的逆参与比分析表明，幂律行为的转变导致其在中等相互作用下趋于遍历性，如图3(c)，预示多体动力学局域化将在该参数区域首先发生破缺。
图4 受击Lieb-Liniger模型的相图
完整相图：局域化及其破缺
为验证理论预测，研究团队利用广义分形维度与能级间距统计方法对系统的Floquet本征态进行了直接分析，如图4所示。结果表明，该体系在参数空间中存在多体动力学局域化与去局域化两种相，其中局域化在中等相互作用强度及强驱动条件下被破坏。此外，多体动力学局域化表现出近可积性与多重分形特征，且分形维度与能级间距比随相互作用强度的变化呈现出明显的非单调行为。这一结果凸显了多体动力学局域化的涌现特征，也验证了映射方法的有效性。
实验新方案：非平衡态局域化
研究团队还提出了观测这种幂律转变行为的可行性方案。与传统的激发基态导致局域化不同，该方案基于非平衡态：通过将无相互作用的玻色气体淬火至有限大相互作用，同时施加周期驱动，可实现局域态的动量分布呈现两种幂律衰减行为。这一结果扩展了多体动力学局域化的传统特征，为实验研究多体动力学局域化的微观机制提供了新的可能性。
学术价值与未来展望
该研究的核心创新在于：以多体本征态为基矢，将多体的含时系统映射为单体的格点模型，揭示了多体局域化的微观起源与相互作用诱导的幂律转变特征。这一发现不仅为多体动力学局域化的微观机制提供了统一的解释，也为实验观测到幂律转变提供了可行方案，同时为驱动非平衡态的多体动力学局域化研究及调控开辟了新视角。
研究团队与资助支持
浙江大学物理学院博士生杨昂、美国罗彻斯特大学博士后陈泽恺为论文共同第一作者，通讯作者为中国人民大学郭彦良副教授和浙江大学应磊研究员。论文其他合作者还包括因斯布鲁克大学的Manuele Landini高级研究员和Hanns-Christoph Nägerl教授。该研究获得国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划、浙江省自然科学基金等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1103/q14j-65qd
