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许多体局域化转变的尺度:Fock 空间和实空间中的量子动力学

无序系统与神经网络 2025-08-19 v1

摘要

我们研究了在一系列单自旋翻转自旋1/2模型中的许多体局域化(MBL)转变,包括具有最近邻相互作用的一维链、具有全互作用的量子点(QD)模型以及量子随机能模型(QREM)。我们研究了特征化Fock空间中基于初始基态传播的广义失衡,同时也可以通过实空间测量有效探测。对于所考虑的所有模型,平均失衡及其量子和中尺度波动为MBL转变位置Wc(n)W_c(n)提供了 excellent 指标,其中nn为自旋数。将这些结果与对能级统计的早期结果相结合,我们确定MBL转变在nn-WW平面中的相图。我们的结果为各模型在每个模型之间直接转换证据,无中间相。对于QREM和QD模型,Wc(n)W_c(n)nn的幂律增长(带对数修正),与分析预测WcQREM(n)n1/2lnnW_c^{\rm QREM}(n) \sim n^{1/2} \ln nWcQD(n)n3/4ln1/2nW_c^{\rm QD}(n) \gtrsim n^{3/4} \ln^{1/2} n一致。这一增长与1D模型形成鲜明对比,在1D模型中,Wc(n)W_c(n)基本与nn无关,符合分析期望Wc1D(n)=constW_c^{\rm 1D}(n\to \infty)= {\rm const}。我们还确定了转变宽度ΔW(n)/Wc(n)\Delta W (n) / W_c(n)的尺度,并估算了研究渐近尺度行为所需的系统规模nn。虽然这些nn值对在经典计算机上进行的精确模拟不可达,但在量子模拟器上可达。我们的结果表明,在1D和QD模型及其对其他空间几何或距离相关相互作用的扩展中,研究MBL转变的nn-WW相图和尺度性质在实验上是可行的。

关键词

引用

@article{arxiv.2502.16219,
  title  = {Scaling of many-body localization transitions: Quantum dynamics in Fock space and real space},
  author = {Thibault Scoquart and Igor V. Gornyi and Alexander D. Mirlin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2502.16219},
  year   = {2025}
}

备注

33 pages, 14 figures