Quantum dynamics of disordered spin chains with power-law interactions
Quantum dynamics of disordered spin chains with power-law interactions
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DOI：
10.1103/physreva.99.033610
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发表时间：
2018-06
影响因子：
2.9
通讯作者：
A. Safavi-Naini;M. Wall;O. L. Acevedo;A. Rey;R. Nandkishore
中科院分区：
文献类型：
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作者：
A. Safavi-Naini;M. Wall;O. L. Acevedo;A. Rey;R. Nandkishore
我们使用基于矩阵乘积状态方法的广泛数值模拟来研究具有强原位无序和幂律衰减 ($1/r^\alpha$) 相互作用的自旋链的量子动力学。我们关注两个具有幂律相互作用的自旋 $1/2$ 哈密顿量：海森堡和 XY，并使用三种不同的诊断来表征它们相应的长期动力学：交错磁化模式 $I(t)$ 的衰减、纠缠熵 $S(t)$ 的增长和量子费希尔信息 $F_Q(t)$ 的增长。$ 对于足够快速衰减的相互作用 $\alpha>\alpha_c$，我们发现了一个多体局域相，其中$I(t)$ 饱和到非零值，纠缠熵随着 $S(t)\propto t^{1/\alpha}$ 增长，Fisher 信息呈对数增长。重要的是，纠缠熵和费舍尔信息的缩放方式不同（与短程相互作用模型不同）。 XY 模型的临界功效 $\alpha_c$ 小于 Heisenberg 模型的临界功效。
We use extensive numerical simulations based on matrix product state methods to study the quantum dynamics of spin chains with strong on-site disorder and power-law decaying ($1/r^\alpha$) interactions. We focus on two spin-$1/2$ Hamiltonians featuring power-law interactions: Heisenberg and XY and characterize their corresponding long-time dynamics using three distinct diagnostics: decay of a staggered magnetization pattern $I(t)$, growth of entanglement entropy $S(t)$, and growth of quantum Fisher information $F_Q(t).$ For sufficiently rapidly decaying interactions $\alpha>\alpha_c$ we find a many-body localized phase, in which $I(t)$ saturates to a non-zero value, entanglement entropy grows as $S(t)\propto t^{1/\alpha}$, and Fisher information grows logarithmically. Importantly, entanglement entropy and Fisher information do not scale the same way (unlike short range interacting models). The critical power $\alpha_c$ is smaller for the XY model than for the Heisenberg model.