論文の概要: Thermodynamics in a split Hilbert space: Quantum impurity at the edge of a one-dimensional superconductor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.19330v1
• Date: Tue, 26 Aug 2025 18:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-28 19:07:41.385102
• Title: Thermodynamics in a split Hilbert space: Quantum impurity at the edge of a one-dimensional superconductor
• Title（参考訳）: ヒルベルト空間における熱力学:一次元超伝導体の端における量子不純物
• Authors: Pradip Kattel, Abay Zhakenov, Natan Andrei,
• Abstract要約: 超伝導ワイヤの端面における磁気不純物の熱力学的記述について述べる。 不純物は、ln2014$の4つのフェーズを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a thermodynamic description of a single magnetic impurity at the edge of a superconducting wire. The impurity exhibits four phases $\unicode{x2014}$ Kondo, Yu-Shiba-Rusinov (YSR) I and II, and local moment $\unicode{x2014}$ a phase diagram richer than in the gapless case, contrary to the expectation that the effects of impurities in gapped hosts are less consequential. We derive the impurity contribution to free energy $F_{\rm imp}(T)$ and entropy in each phase: in Kondo phase, the entropy flows monotonically from $\ln 2$ (UV) to 0 (IR) with critical exponents same as that of the conventional Kondo model; in YSR phases, thermal activation of a midgap bound state produces entropy overshoots above $\ln 2$, saturating to $\ln 2$ at high $T$ and approaching either 0 or $\ln 2$ at low $T$ depending on whether impurity is screened or not; in the local-moment phase the impurity remains effectively decoupled, with entropy near $\ln 2$, with some intermediate-temperature features that progressively fade as $\delta \to 0$. These behaviors, including the entropy overshoots in the YSR and local-moment phases, stem from a splitting of the Hilbert space into distinct excitation towers: one in the Kondo phase, two in YSR~I, and three in YSR~II and the local-moment phase. Resolving these tower structures and thereby going beyond conventional TBA yields closed-form analytic expressions for the impurity contribution to the free energy and entropy across the entire phase diagram.
• Abstract（参考訳）: 超伝導ワイヤの端に1つの磁気不純物の熱力学的記述を示す。 不純物は4つの位相を示す: $\unicode{x2014}$ Kondo, Yu-Shiba-Rusinov (YSR) I and II, and local moment $\unicode{x2014}$ a phase diagram than in the gapless case, against the expected of the imurities in gaped hosts are less consequential。 コンド相では、エントロピーは従来のコンドモデルと同じ臨界指数を持つ$\ln 2$ (UV) から 0 (IR) まで単調に流れ、YSR相では、中間ギャップ境界状態の熱的活性化によりエントロピーオーバーシュートが$\ln 2$以上のエントロピーを生成し、高い$T$で$\ln 2$に飽和し、低い$T$で0または$\ln 2$に近づく。 これらの挙動は、YSR のエントロピーオーバーシュートや局所モーメント相を含むもので、ヒルベルト空間を別々の励起塔に分割することに由来する:近藤相の1つ、YSR~I の2つ、YSR~II の3つ、局所モーメント相の3つである。 これらの塔構造を解き、従来のTBAを超えると、位相図全体の自由エネルギーとエントロピーへの不純物寄与に対する閉形式解析式が得られる。

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