論文の概要: Boundary-induced singularity in strongly-correlated quantum systems at finite temperature

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.06817v3
• Date: Tue, 17 Oct 2023 01:36:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-19 00:55:16.742739
• Title: Boundary-induced singularity in strongly-correlated quantum systems at finite temperature
• Title（参考訳）: 強相関量子系の有限温度における境界誘起特異性
• Authors: Ding-Zu Wang, Guo-Feng Zhang, Maciej Lewenstein, Shi-Ju Ran
• Abstract要約: 我々は、無限大の翻訳不変系の熱力学特性を最適に模倣できる模擬ハミルトニアンにおけるバルク境界競合について研究する。 これらの特異点は、通常ランダウ・ギンズバーグパラダイムに該当する従来の熱力学的相転移点と異なることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2451981098432516
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Exploring the bulk-boundary correspondences and the boundary-induced phenomena in the strongly-correlated quantum systems belongs to the most fundamental topics of condensed matter physics. In this work, we study the bulk-boundary competition in a simulative Hamiltonian, with which the thermodynamic properties of the infinite-size translationally-invariant system can be optimally mimicked. The simulative Hamiltonian is constructed by introducing local interactions on the boundaries, coined as the entanglement-bath Hamiltonian (EBH) that is analogous to the heat bath. The terms within the EBH are variationally determined by a thermal tensor network method, with coefficients varying with the temperature of the infinite-size system. By treating the temperature as an adjustable hyper-parameter of the EBH, we identify a discontinuity point of the coefficients, dubbed as the ``boundary quench point'' (BQP), whose physical implication is to distinguish the point, below which the thermal fluctuations from the boundaries to the bulk become insignificant. Fruitful phenomena are revealed when considering the simulative Hamiltonian, with the EBH featuring its own hyper-parameter, under the canonical ensembles at different temperatures. Specifically, a discontinuity in bulk entropy at the BQP is observed. The exotic entropic distribution, the relations between the symmetries of Hamiltonian and BQP, and the impacts from the entanglement-bath dimension are also explored. Our results show that such a singularity differs from those in the conventional thermodynamic phase transition points that normally fall into the Landau-Ginzburg paradigm. Our work provides the opportunities on exploring the exotic phenomena induced by the competition between the bulk and boundaries.
• Abstract（参考訳）: 強相関量子系におけるバルク境界対応と境界誘起現象の探索は、凝縮物質物理学の最も基本的なトピックに属する。 本研究では、無限大の翻訳不変系の熱力学特性を最適に模倣できる模擬ハミルトニアンにおけるバルク境界競合について検討する。 模擬ハミルトニアンは、熱浴に類似したエンタングルメント・バス・ハミルトニアン(EBH)と呼ばれる境界上の局所的な相互作用を導入することで構成される。 EBH内の項は、無限大系の温度に応じて係数が変化する熱テンソルネットワーク法によって変動的に決定される。 温度をEBHの調整可能なハイパーパラメータとして扱うことにより、バウンダリからバルクへの熱ゆらぎが重要でない点を物理的に区別することを目的とした'boundary quench point'' (BQP)と呼ばれる係数の不連続点を同定する。 シミュレーション的ハミルトニアンを考えると、EBHは独自のハイパーパラメータを特徴とし、異なる温度で標準アンサンブルの下で、劇的な現象が明らかになる。 具体的には,BQPにおけるバルクエントロピーの不連続性が観察された。 また,エキゾチックなエントロピー分布,ハミルトニアンとbqpの対称性の関係,およびエンタングルメント・バス次元からの衝撃についても考察した。 これらの特異点は、通常ランダウ・ギンズバーグパラダイムに該当する従来の熱力学的相転移点と異なることを示す。 我々の研究は、バルクと境界の間の競争によって引き起こされるエキゾチックな現象を探求する機会を提供する。

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