图 在相图的一个有限区域内，优化的一维模型得以在热平衡下自发破缺其对称性并建立长程序；其机理源自内生的“弦”对畴壁的束缚和对长程序的保护
在国家自然科学基金项目（批准号：92270102、12174008）等资助下，北京大学物理学院量子材料科学中心的张亿课题组首次在理论和模型上证明一类量子多体系统可以在一维和有限温热平衡下实现自发对称性破缺，并建立起稳定的长程序。这一发现为突破统计物理中的梅尔曼-瓦格纳定理（Mermin-Wagner theorem）的限制提供了一条全新的途径，从而挑战了领域内长达半个多世纪的传统认知。研究成果以“通过非厄米构造在一维热平衡体系中实现自发对称性破缺（1D Spontaneous Symmetry Breaking in Thermal Equilibrium via Non-Hermitian Construction）”为题，于2025年6月25日在线发表于国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上， 论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/p5fv-c9dj。
自发对称性破缺是量子多体、统计物理乃至自然界中广泛存在的现象，如铁磁体在降温后会选择某一方向磁化、超导体则在宏观尺度上形成统一的量子相位等。然而，梅尔曼-瓦格纳定理指出：在一维系统中，具有局域相互作用的体系在有限温度下无法形成长程序、实现自发对称性破缺。为克服这一重大挑战，研究团队结合量子多体模型的系统性优化、统计物理、非厄米物理和蒙特卡洛方法，构建了一种新型量子多体系统，该系统能够表现出不同寻常的非局域效应，如同长程吸引的“弦”，将分隔、破坏有序的畴壁束缚起来，抑制其扩散，从而有效保护了系统全局长程序。进一步分析表明，这种长程序满足统计物理中自由能极小的原则，并且其量子多体的路径积分图像隐含着非平凡的拓扑结构。
这项工作不仅为非局域量子关联、拓扑相变、非厄米物理等开辟了新视角，更为量子多体系统中新奇物态的优化、构建和调控指引了新的方向。