Correlazione anomala

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9470 (2023) Citare questo articolo

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La nonanaliticità dell'eco di Loschmidt nei momenti critici nei sistemi quench quantistici è definita transizione di fase quantistica dinamica, estendendo la nozione di criticità quantistica a uno scenario di non equilibrio. In questo articolo, stabiliamo un nuovo paradigma di transizioni di fase dinamiche guidate da un improvviso cambiamento nelle correlazioni spaziali interne del potenziale di disordine in un sistema disordinato a bassa dimensione. La dinamica di quench tra il sistema casuale prequenched puro e quello postquenched hamiltoniano rivela una transizione di fase quantistica dinamica anomala innescata da una correlazione di disordine infinito nel potenziale di modulazione. L'origine fisica del fenomeno anomalo è associata alla sovrapposizione tra i due stati estesi nettamente diversi. Inoltre, esploriamo la dinamica del quench tra l'Hamiltoniana del sistema puro postquenched casuale e quello prequenchizzato. È interessante notare che il sistema quench subisce transizioni di fase quantistica dinamica per il potenziale di rumore bianco di prequench nel limite termodinamico. Inoltre, la dinamica del quench mostra anche una chiara impronta della transizione di fase di delocalizzazione nel correlato modello di Anderson.

Le transizioni di fase quantistiche in condizioni di non equilibrio sono diventate un argomento di vivo interesse nel campo della fisica della materia condensata1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16 ,17,18. Sorprendentemente, le transizioni di fase di non equilibrio sono guidate dal progresso del tempo che fornisce un nuovo quadro per esplorare il comportamento dinamico dei sistemi quantistici in evoluzione nel tempo13,14,19,20,21,22. Infatti, i concetti di criticità quantistiche in condizioni di non equilibrio sono stati elegantemente mappati sulle transizioni di fase quantistiche dinamiche (DQPT), dove le singolarità dell'eco di Loschmidt identificano i DQPT dei sistemi quantistici quenched23,24,25. L'eco di Loschmidt è una misura della sovrapposizione tra lo stato quantistico di riferimento e quello evoluto nel tempo, che è stato ampiamente studiato sia a livello teorico7,8,9,10,11,12,13,14,19,20,21,22,23 ,24,25 e sperimentalmente2,3,26,27. Un modello paradigmatico che mostra i DQPT è il modello Aubry-André dopo l'estinzione della forza del potenziale incommensurabile23,25. Inoltre, è stata esplorata anche la dinamica di non equilibrio del modello Anderson dopo l'attenuazione della forza del disordine24. Il concetto di transizioni di fase dinamiche può anche essere caratterizzato dall'eco di entanglement28,29,30 (la sovrapposizione degli stati fondamentali hamiltoniani di entanglement iniziale e del suo entanglement evoluto nel tempo) dei sottosistemi incorporati in sistemi quantistici più grandi. Inoltre, i DQPT possono essere sondati misurando il parametro dell'ordine di non equilibrio nel modello Lipkin-Meshkov-Glick con un campo trasversale spento31.

La localizzazione di Anderson è una transizione di fase quantistica guidata dalla forza del disordine non correlato in determinate condizioni, come stabilito dal lavoro fondamentale di Anderson32. Nel contesto del legame stretto, tutti gli autostati nei sistemi a bassa dimensione non interagenti sono localizzati da una quantità infinitesimale di disordine nel limite termodinamico33, mentre un sistema tridimensionale mostra una transizione metallo-isolante alla forza di disordine critico con un bordo di mobilità che separa i sistemi estesi e stati localizzati34,35,36,37,38.

È noto che le correlazioni nel potenziale di disordine guidano la transizione di fase quantistica nel sistema disordinato correlato a bassa dimensione non interagente39,40,41,42,43,44. Sorprendentemente, il modello di Anderson correlato mostra la transizione metallo-isolante all'esponente di correlazione critica, \(\alpha =2\), con un bordo di mobilità che delimita stati estesi e localizzati39. La transizione è stata riaffermata sulla base di forti anticorrelazioni del potenziale disordinato nel limite termodinamico40. Per quanto riguarda la transizione di fase, Pires et al.41 hanno dimostrato che la transizione di fase di delocalizzazione può avvenire a \(\alpha \sim 1\) senza un limite di mobilità nel regime perturbativo. Si è riscontrato che la lunghezza di localizzazione diverge come \((1-\alpha )^{-1}\) nel limite \(\alpha \rightarrow 1\) nel limite termodinamico, confermato dai calcoli analitici perturbativi41,42.