二氧化钒中的光致相变：张量网络研究

由光脉冲驱动的非平衡相变是凝聚态物理学中一个快速发展的领域。作为一种典型的强关联材料，二氧化钒（VO2）在加热至340 K以上或被超快激光脉冲激发时，会发生从单斜（M1）结构到金红石（R）结构的结构相变（SPT）以及绝缘体-金属转变（IMT）。在此，我们基于一个包含多轨道特征、电子-晶格耦合和电子-电子关联等所有重要因素的准一维模型，对VO2中的光致相变进行了张量网络研究。我们通过计算基态相图和有限温度相变，证明该模型能定性地捕捉VO2的平衡态性质。我们采用一种混合量子-经典张量网络方法来模拟光激发后的动力学过程。我们发现，结构转变的速度可以快于M1相的简谐声子模式，这表明晶格非线性是结构相变的关键。我们还发现，在晶格动力学中，二聚化和倾斜畸变的演化具有不同的时间尺度，以及位移的损失和随后的部分恢复行为，这可以为近期实验[参见C. Brahms et al., arXiv:XXXX.XXXXX]中观察到的复杂动力学提供解释。此外，数值模拟中观察到了结构相变和绝缘体-金属转变的解耦动力学：初始的M1结构在数十飞秒内转变为R结构，而绝缘体-金属转变则准瞬时发生，这与近期的实验结果一致。我们的理论研究为VO2的光致相变提供了深入见解，揭示了意想不到的非单调转变路径，并为未来非热相变的研究铺平了道路。