多个相互作用自旋耦合到玻色子浴的量子相变：静态与动力学性质

利用世界线及图解量子蒙特卡洛技术、矩阵乘积态以及类 Feynman 的变分方法，我们研究了 $N$ 个自旋相互以强度 $J$ 反铁磁相互作用、并以强度 $\alpha$ 耦合到共同玻色子振子浴的量子系统的平衡性质和弛豫特征。我们表明，在欧姆区中会发生 Beretzinski-Thouless-Kosterlitz 量子相变。当 $J=0$ 时，$\alpha$ 的临界值随 $N$ 增大而渐近地按 $1/N$ 减小；而对于非零 $J$，其实际上与 $N$ 无关，从而可确定一个 $\alpha$ 的有限取值范围，使得即便在 large $N$ 下也能保持自旋相位相干。进而，利用矩阵乘积态模拟，以及联合 Mori 形式和类 Feynman 变分方法，我们揭示了弛豫的特征，其特别地表现出对温度的非单调依赖，令人联想到 Kondo 效应。对于所观测到的量子相变，我们还建立了类似于固体中金属-绝缘体相变的判据。