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Aubry-Andr\'{e}-Stark 模型中的量子临界性与 Kibble-Zurek 标度

无序系统与神经网络 2025-05-29 v2 介观与纳米尺度物理 量子物理

摘要

我们探讨了在 Aubry-Andre-Stark (AAS) 模型中的量子临界性和 Kibble-Zurek 标度 (KZS)。该模型在一维准周期格子上加入强度为 ε\varepsilon 的 Stark 场。我们进行了尺度分析和数值计算,计算了局域化长度、反向参与比 (IPR) 以及基态与第一激发态之间的能隙,以刻画局域化-去局域化转变的临界特性。令人惊讶的是,我们的尺度分析表明,近似临界点时,局域化长度 ξ\xiε\varepsilon 的尺度为 ξεν\xi\propto\varepsilon^{-\nu},其临界指数 ν0.3\nu\approx0.3 为 AAS 模型的新临界指数,与纯 Aubry-Andre (AA) 模型和 Stark 模型的指数均不同。IPR I\mathcal{I} 的尺度为 Iεs\mathcal{I}\propto\varepsilon^{s},其临界指数 s0.098s\approx0.098,同样不同于这两个纯模型。能隙 ΔE\Delta E 的尺度为 ΔEενz\Delta E\propto \varepsilon^{\nu z},其临界指数 z2.374z\approx2.374 与纯 AA 模型相同。我们进一步揭示了 Anderson 与 Stark 局域化临界区域之间重叠的混合尺度函数。此外,我们研究了 AAS 模型中局域化转变的驱动动力学。通过线性改变 Stark(准周期)势,我们计算了局域化长度和 IPR 的演化,并研究其随驱动速率的依赖性。我们发现,基于从基态的驱动动力学可由 KZS 描述,其临界指数来自静态尺度分析。当 Stark 和准周期势均具有影响时,KZS 形式包含两个尺度变量。本工作扩展了我们对局域化转变临界现象的理解,并推广了 KZS 应用于混合模型的范围。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.10199,
  title  = {Quantum criticality and Kibble-Zurek scaling in the Aubry-Andr\'{e}-Stark model},
  author = {En-Wen Liang and Ling-Zhi Tang and Dan-Wei Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.10199},
  year   = {2025}
}

备注

10 pages, 11 figures; accepted by PRB