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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-1064-4793
Tipo do documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Localização de estados quânticos em cadeias de spins com anisotropia
Título(s) alternativo(s): Localization of quantum states in spin chains with anisotropy
Autor(es): Sousa, Márcio Guimarães de
Primeiro orientador: Vernek, Edson
Primeiro membro da banca: Henn, Vivian Vanessa França
Segundo membro da banca: Martins, George Balster
Terceiro membro da banca: Vernek, Edson
Resumo: Os princípios da ergodicidade e da termalização constituem a base da mecânica estatística, estabelecendo que um sistema de muitos corpos perde progressivamente sua informação local à medida que evolui no tempo. No entanto, esses princípios podem ser perturbados quando a dinâmica de termalização leva à conservação da informação local, como observado no fenômeno conhecido como localização de muitos corpos. As cadeias quânticas de spins fornecem uma plataforma fundamental para explorar a dinâmica de sistemas quânticos de muitos corpos fechados e interagentes. Este estudo explora a di- nâmica de uma cadeia de spins com 𝑆 ≥ 1/2 dentro do modelo 𝐽1 − 𝐽2 (ou modelo de Majumdar-Ghosh), incorporando um campo magnético não uniforme e anisotropia de íon único. Utilizando diagonalização numérica exata, revelamos que um campo magné- tico com gradiente quase constante suprime a termalização, um fenômeno denominado localização de muitos corpos de Stark (SMBL), previamente observado em cadeias com 𝑆 = 1/2. Além disso, nossas descobertas revelam que a presença apenas da anisotropia de íon único é suficiente para impedir a termalização no sistema. Interessantemente, quando as magnitudes do campo magnético e da anisotropia são comparáveis, elas competem, favorecendo a delocalização. Apesar do potencial obstáculo da SMBL pela anisotropia de íon único nesse cenário, ela introduz um mecanismo alternativo para a localização. Nossa interpretação, considerando as restrições energéticas locais e ressonâncias entre estados próprios degenerados, não apenas fornece insights sobre a SMBL, mas também abre ca- minhos para investigações experimentais futuras sobre a fenomenologia enriquecida de sistemas localizados desordenados livres com 𝑆 ≥ 1/2.
Abstract: The principles of ergodicity and thermalization constitute the foundation of sta- tistical mechanics, stablishing that a many-body system loses progressively its local in- formation as it evolves in time. Nevertheless, these principles can be disrupted when thermalization dynamics lead to the conservation of local information, as observed in the phenomenon known as many-body localization. Quantum spin chains provide a fun- damental platform for exploring the dynamics of closed interacting quantum many-body systems. This study explores the dynamics of a spin chain with 𝑆 ≥ 1/2 within the 𝐽1 −𝐽2 (or Majumdar-Ghosh) model, incorporating a non-uniform magnetic field and single-ion anisotropy. Employing exact numerical diagonalization, we unveil that a nearly constant- gradient magnetic field suppress thermalization, a phenomenon termed Stark many-body localization (SMBL), previously observed in 𝑆 = 1/2 chains. Furthermore, our findings re- veal that the presence of single-ion anisotropy alone is sufficient to prevent thermalization in the system. Interestingly, when the magnitudes of the magnetic field and anisotropy are comparable, they compete, favoring delocalization. Despite the potential hindrance of SMBL by single-ion anisotropy in this scenario, it introduces an alternative mechanism for localization. Our interpretation, considering local energetic constraints and resonances between degenerate eigenstates, not only provides insights into SMBL but also opens ave- nues for future experimental investigations into the enriched phenomenology of disordered free localized 𝑆 ≥ 1/2 systems.
Palavras-chave: Termalização
Localização
Sistemas de muitos corpos
Área(s) do CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA CLASSICA E FISICA QUANTICA MECANICA E CAMPOS
Assunto: Física
Anisotropia
Mecânica estatística
Campos magnéticos
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Física
Referência: SOUSA, Márcio Guimarães de. Localização de estados quânticos em cadeias de spins com anisotropia. 2024. 78 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.141.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.141
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43208
Data de defesa: 4-Mar-2024
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO - Física

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