論文の概要: Microscopic Origin of Domain Wall Reconfiguration Dynamics in a Quantum Material via Quantum Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.20028v1
• Date: Wed, 27 Aug 2025 16:33:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-28 19:07:41.705155
• Title: Microscopic Origin of Domain Wall Reconfiguration Dynamics in a Quantum Material via Quantum Simulation
• Title（参考訳）: 量子シミュレーションによる量子材料における磁壁再構成ダイナミクスの微視的起源
• Authors: Jaka Vodeb,
• Abstract要約: 量子材料1T-TaS$$では、ドメインウォールに富んだポーラニックテクスチャは再構成イベントを通じて均一な基底状態へと進化する。 この緩和の基礎となる微視的過程を明らかにするために, 2次元横場イジングモデルの量子シミュレーションを用いる。 その結果,強い相関関係を持つシステムにおいて,実空間機構を推定するための強力なツールとして量子シミュレーションが確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Understanding how quantum materials relax from metastable states poses a fundamental challenge in condensed matter physics. In the layered dichalcogenide 1T-TaS$_2$, domain-wall-rich polaronic textures evolve toward a uniform ground state through reconfiguration events that exhibit a crossover from thermally activated to temperature-independent behavior-indicative of quantum tunneling. Here, we employ quantum simulation of a two-dimensional transverse-field Ising model (TFIM) with longitudinal bias to uncover the microscopic processes underlying this relaxation. Using a Schrieffer-Wolff transformation, we map the TFIM to a hardcore boson model, revealing that single-polaron tunneling events, rather than collective multi-particle transitions, dominate domain wall motion. A scaling analysis of reconfiguration rates across varying transverse fields $h_x$ shows collapse when temperature is rescaled as $T \to h_x^n T$ with $n \approx 1.2$, confirming the dominance of first- and second-order single-particle processes. This enables us to reconstruct a microscopic relaxation pathway consisting of cyclical polaron leakage followed by cascades of tunneling events. Our results establish quantum simulation as a powerful tool for inferring real-space mechanisms in strongly correlated systems and demonstrate a concrete strategy for bridging effective spin models with the non-equilibrium dynamics of quantum materials.
• Abstract（参考訳）: 量子物質が準安定状態からどのように緩和するかを理解することは、凝縮物質物理学において根本的な課題となる。 層状ジアルコゲナイド1T-TaS$_2$では、ドメインウォールに富んだポーラニックテクスチャは、熱活性化から温度非依存性の量子トンネルの挙動を示すクロスオーバーを示す再構成イベントを通じて、均一な基底状態へと進化する。 本稿では,この緩和の背景となる微視的過程を明らかにするために,縦偏差を持つ2次元横場イジングモデル(TFIM)の量子シミュレーションを用いる。 シュリーファー・ヴォルフ変換を用いて、TFIMをハードコアボソンモデルにマッピングし、集合多粒子遷移ではなく単極子トンネル現象が磁壁運動を支配していることを明らかにする。 異なる横フィールド間の再構成速度のスケーリング解析では、$h_x$は温度が$T \to h_x^n T$と$n \approx 1.2$と再スケールされたときに崩壊し、一階および二階の単粒子プロセスの優位性を確認する。 これにより、循環型ポーラロン漏れとトンネル現象のカスケードからなる微視的緩和経路を再構築することができる。 本研究は, 強相関系の実空間機構を推定するための強力なツールとして量子シミュレーションを確立し, 量子材料の非平衡力学を用いた有効スピンモデルをブリッジするための具体的な戦略を実証する。

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