論文の概要: Quantum Phase Transitions in Long-Range Interacting Hyperuniform Spin
Chains in a Transverse Field
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.06545v2
- Date: Mon, 14 Dec 2020 17:45:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-21 03:17:47.683050
- Title: Quantum Phase Transitions in Long-Range Interacting Hyperuniform Spin
Chains in a Transverse Field
- Title（参考訳）: 横場における長距離相互作用型超一様スピン鎖の量子相転移
- Authors: Amartya Bose and Salvatore Torquato
- Abstract要約: 物質の超均一状態は、長波長密度変動の異常抑制によって特徴づけられる。
逆場イジングモデルは、0温度で量子相転移(QPT)を示すことはよく知られている。
横磁場の量子効果の下では、古典的な超一様スピン鎖はその超一様性を失うことが期待されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hyperuniform states of matter are characterized by anomalous suppression of
long-wavelength density fluctuations. While most of interesting cases of
disordered hyperuniformity are provided by complex many-body systems like
liquids or amorphous solids, classical spin chains with certain long-range
interactions have been shown to demonstrate the same phenomenon. It is
well-known that the transverse field Ising model shows a quantum phase
transition (QPT) at zero temperature. Under the quantum effects of a transverse
magnetic field, classical hyperuniform spin chains are expected to lose their
hyperuniformity. High-precision simulations of these cases are complicated
because of the presence of highly nontrivial long-range interactions. We
perform extensive analysis of these systems using density matrix
renormalization group to study the possibilities of phase transitions and the
mechanism by which they lose hyperuniformity. We discover first-order QPTs in
the hyperuniform spin chains. An interesting feature of the phase transitions
in these disordered hyperuniform spin chains is that, depending on the
parameter values, the presence of transverse magnetic field may remarkably lead
to increase in the order of the ground state as measured by the "$\tau$ order
metric," even if hyperuniformity is lost. Therefore, it would be possible to
design materials to target specific novel quantum behaviors in the presence of
a transverse magnetic field. Our numerical investigations suggest that these
spin chains can show no more than two QPTs. We further analyze the long-range
interacting spin chains via the Jordan-Wigner mapping, showing that under the
pairwise interacting approximation and a mean-field treatment, there can be at
most two QPTs. Based on these numerical and theoretical explorations, we
conjecture that these spin chains can show a maximum of two QPTs at zero
temperature.
- Abstract（参考訳）: 物質の超均一状態は、長波長密度変動の異常抑制によって特徴づけられる。
乱れた超均一性の興味深い例は、液体やアモルファス固体のような複雑な多体系によって提供されるが、ある種の長距離相互作用を持つ古典的なスピン鎖は同じ現象を示すことが示されている。
逆場イジングモデルは、0温度で量子相転移(QPT)を示すことはよく知られている。
横磁場の量子効果の下では、古典的超一様スピン鎖はその超一様性を失うことが期待されている。
これらのケースの高精度シミュレーションは非常に非自明な長距離相互作用が存在するため、複雑である。
密度行列再正規化群を用いて, これらの系の広範な解析を行い, 相転移の可能性と超一様性を失うメカニズムについて検討した。
我々は超一様スピン鎖における一階QPTを発見する。
これらの不規則な超一様スピン鎖における相転移の興味深い特徴は、パラメータ値に応じて、超一様度が失われても「$\tau$オーダー計量」で測定された基底状態の順番が著しく増加するかもしれないことである。
したがって、横磁場の存在下で特定の新しい量子挙動をターゲットとする材料を設計することは可能である。
我々の数値的な研究は、これらのスピン鎖が2つのQPTしか示さないことを示唆している。
さらに、jordan-wignerマッピングによる長距離相互作用スピン鎖の解析を行い、対相互作用近似と平均場処理の下では最大2つのqptが存在することを示した。
これらの数値的および理論的探索に基づいて、これらのスピン鎖は0温度で最大2つのQPTを示すことができると推測する。
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