PRL报道施夏清课题组关于格点非互易XY模型的合作研究成果

       2025年8月23日《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表了中心施夏清教授与英国剑桥大学卡文迪许实验室Dawid Dopierala、法国索邦大学Alexandre Solon、法国原子能和替代能源委员会萨克雷研究中心Hugues Chaté合作完成的一项活性物质理论研究工作（Inescapable Anisotropy of Nonreciprocal XY Models非互易XY模型中不可避免的各向异性），揭示非互易XY模型（Nonreciprocal XY model, NRXY）在二维格点体系上的一种基本特性：该系统在有序相中总会表现出晶格方向诱导的各向异性，即使该各向异性并未明确写入相互作用规则中。

       非互易相互作用在非平衡系统中广泛存在，特别是具有前后不对称性的自驱动粒子体系。近期关于互易相互作用模型引起广泛关注，但对其低温有序相的性质一直存在争议。合作研究团队通过理论推导与数值模拟发现：非互易性等效于自驱动行为，其平均场连续方程与恒定密度群体（flock）的Toner-Tu方程一致。该系统存在一个亚稳态的长程有序相，但最终会因拓扑缺陷（如aster）的成核而演化为活性动态泡沫态（见图一）。

图一：有序态因拓扑缺陷（如aster）的成核形成活性动态自旋取向泡沫态（a）角度权重模型； (b)视角模型。

          最关键的是，晶格结构总会破坏旋转对称性，导致有序方向被“钉扎”在晶格方向或对角线方向，涨落关联长度变为有限值，无法实现真正意义上的尺度不变性。这一发现意味着，非互易XY模型在宏观表现上更接近活性clock模型（active clock model），而非传统认为的具有无标度关联的极性群体。

        该研究不仅澄清了此前文献中对NRXY模型有序相性质的争论，也指出在晶格上研究自驱动系统时各向异性是不可忽略的内在特性，对今后设计实验和模型具有重要启示。

       该研究获得国家自然科学基金委的资助。