小系统中的多体物理：在线性原子链中观测关联的起始与饱和
介观与纳米尺度物理
2021-06-10 v3
摘要
对小系统的精确研究可引导我们获得用于提取多体物理信息的度量，当我们转向能够进行量子信息处理或量子模拟的更复杂系统时。我们使用精确对角化研究短一维原子链中的多电子，该链由长程扩展 Hubbard 类模型表示。我们引入一种新度量，即本征态的单粒子激发含量（SPEC），并表明 SPEC 对态数的依赖揭示了基态的性质，以及随着库仑相互作用强度增加电子间关联的起始与饱和。我们利用此 SPEC 行为识别出随相互作用增加的五个区域：非相互作用单粒子区域、SPEC 近似为态数普适函数的微扰库仑相互作用区域、关联的起始与饱和、 hopping 为微扰且 SPEC 为另一态数普适函数的完全关联态区域，以及无 hopping 区域。特别地，SPEC 的行为表明当电子–电子关联作用较小时，所有最低能态主要由基态的单粒子激发构成，而随着库仑相互作用增加，最低能态越来越多地包含多粒子激发。此外，SPEC 凸显了非相互作用系统与具有微小极弱相互作用系统之间的根本且显著差异。虽然 SPEC 是可对小型可精确对角化系统计算的量，它引导我们对更大系统的直觉，暗示激发的性质及其在谱中的分布。因此，该函数如同关联函数或序参量，为我们提供了关于物理系统行为直觉的窗口。
引用
@article{arxiv.2011.07113,
title = {Many-Body Physics in Small Systems: Observing the Onset and Saturation of Correlation in Linear Atomic Chains},
author = {Emily Townsend and Tomáš Neuman and Alex Debrecht and Javier Aizpurua and Garnett W. Bryant},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.07113},
year = {2021}
}
备注
10 pages, 9 figures