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Folding State within a Hysteresis Loop: Hidden Multistability in Nonlinear Physical Systems

多稳态 非线性系统 磁滞 可见的 物理系统 统计物理学 分叉 物理 拓扑(电路) 控制理论(社会学) 计算机科学 量子力学 数学 控制(管理) 人工智能 组合数学
作者
M. X. Bi,Huawei Fan,Xiaohong Yan,Ying‐Cheng Lai
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:132 (13) 被引量:4
标识
DOI:10.1103/physrevlett.132.137201
摘要

Identifying hidden states in nonlinear physical systems that evade direct experimental detection is important as disturbances and noises can place the system in a hidden state with detrimental consequences. We study a cavity magnonic system whose main physics is photon and magnon Kerr effects. Sweeping a bifurcation parameter in numerical experiments (as would be done in actual experiments) leads to a hysteresis loop with two distinct stable steady states, but analytic calculation gives a third folded steady state ``hidden'' in the loop, which gives rise to the phenomenon of hidden multistability. We propose an experimentally feasible control method to drive the system into the folded hidden state. We demonstrate, through a ternary cavity magnonic system and a gene regulatory network, that such hidden multistability is in fact quite common. Our findings shed light on hidden dynamical states in nonlinear physical systems which are not directly observable but can present challenges and opportunities in applications.
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