Podrobno

Prepletenostna entropija mnogodelčnih stanj v modelu Rosenzweig-Porter
ID Korenjak, Jure (Avtor), ID Vidmar, Lev (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (1,64 MB)
MD5: A23CFDABDE41B1ABB09B0C1FC64C3871

Izvleček
Vprašanje, kdaj in kako izolirani mnogodelčni kvantni sistemi termalizirajo, in zakaj pride do prehodov zloma ergodičnosti, je eno osrednjih vprašanj neravnovesne kvantne fizike. Ta prehod najlažje raziskujemo v modelih naključnih matrik, eden najpreprostejših je model Rosenzweig-Porter, ki ima na prehodu med ergodično in lokalizirano fazo tudi vmesno fraktalno fazo s fraktalnimi stanji. Ta stanja so delokalizirana, vendar omejena na del Hilbertovega prostora dimenzije $N^{D_q} < N$, kjer je $N$ dimenzija celotnega Hilbertovega prostora in $D_q \in \left[0, 1\right]$ tako imenovana fraktalna dimenzija. Model je v najosnovnejši obliki podan z enim parametrom $\gamma$ in ima ergodično fazo za $\gamma \le 1$, fraktalno fazo za $\gamma \in (1, 2)$, ter lokalizirano fazo za $\gamma \ge 2$. Takšen model lahko vpnemo v mnogodelčni Hilbertov prostor spinov $1/2$, kar nam omogoči razdelitev sistema na dve kompaktni biparticiji in izračun prepletenostne entropije med njima. Čeprav so naključne matrike modela Rosenzweig-Porter polne, in s tem opisujejo sistem z nefizikalnimi več-delčnimi interakcijami, kjer je vsaka konfiguracija spinov sklopljena z vsako drugo konfiguracijo, pa so bile vseeno opažene nekatere podobnosti s fizikalnimi modeli. Ena od teh podobnosti je tudi odkritje režima bledeče ergodičnosti, v katerem se pri približevanju zloma ergodičnosti začnejo najprej fluktuacije matričnih elementov lokalnih opazljivk oddaljevati od vrednosti v ergodični fazi, čeprav povprečja teh opazljivk ostajajo nespremenjena. Dokazana pa je bila tudi podobnost med povprečno vrednostjo prepletenostne entropije za biparticijo enega delca in eno od lokalnih opazljivk fizikalnega sistema, za katero je bil zaznan režim bledeče ergodičnosti. V delu smo za povprečne vrednosti in fluktuacije prepletenostne entropije lastnih stanj modela Rosenzweig-Porter iskali povezavo z režimom bledeče ergodičnosti in fraktalnostjo lasntih stanj za različne deleže biparticij $f$. Izpeljali smo nastavek bledeče ergodičnosti za prepletenostno entropijo v odvisnosti od $f$ in pokazali obstoj karakteristične točke $\gamma_{c,2} = 2 - f$. Iz fluktuacij prepletenostne entropije lastnih stanj pa smo pokazali obstoj karakteristične točke $\gamma_{c,1} = 1 + \frac{f}{2}$. Obravnavali smo tudi rast prepletenosti iz začetnega neprepletenega stanja in pokazali, da poteka na dveh časovnih skalah. Začetni razvoj je podan s korenom Thoulessovega časa in popravkom, odvisnim od deleža biparticije $f$, čas saturacije pa s samim Thoulessovim časom. Na koncu smo za prepletenostno entropijo pokazali še podobnosti med povprečno vrednostjo lastnih stanj in saturacijskimi vrednostmi časovnega razvoja, ter med časovnimi fluktuacijami po dolgih časih in fluktuacijami po lastnih stanjih.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:prepletenostna entropija, model Rosenzweig-Porter, bledeča ergodičnost, fraktalna stanja, teorija naključnih matrik
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Leto izida:2026
PID:20.500.12556/RUL-187970 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:291453955 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:17.09.2026
Število ogledov:144
Število prenosov:43
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Entanglement entropy of many-body states in the Rosenzweig-Porter model
Izvleček:
The question of when and how isolated many-body quantum systems thermalize, and why ergodicity-breaking transitions occur, is one of the central topics of non-equilibrium quantum physics. Such transitions are most conveniently studied in random matrix models. One of the simplest is the Rosenzweig-Porter model, which, between the ergodic and the localized phase, also hosts an intermediate fractal phase with fractal states, which are delocalized but confined to a part of the Hilbert space of dimension $N^{D_q} < N$, where $N$ is the dimension of the full Hilbert space and $D_q \in \left[0, 1\right]$ is the fractal dimension. In its most basic form the model is given by a single parameter $\gamma$ and has the ergodic phase for $\gamma \le 1$, fractal phase for $\gamma \in (1, 2)$, and localized phase for $\gamma \ge 2$. Embedding the model in the many-body Hilbert space of spins $1/2$ allows us to divide the system into two compact bipartitions and compute the entanglement entropy between them. Although the random matrices of the Rosenzweig-Porter model are full, and thus describe a system with unphysical many-body interactions in which every spin configuration is coupled to every other, similarities with physical models have been observed. One of them is the fading ergodicity regime, in which the fluctuations of matrix elements of local observables begin to depart from their ergodic values already before the ergodicity-breaking transition, even though the averages of these observables remain unchanged. A similarity has also been demonstrated between the average entanglement entropy of a single-site bipartition and one local observable of a system in which fading ergodicity regime was detected. In this work we relate the averages and the fluctuations of the eigenstate entanglement entropy of the Rosenzweig-Porter model to fading ergodicity and to the fractality of the eigenstates for different bipartition fractions $f$. We derive fading ergodicity ansatz for the entanglement entropy as a function of $f$ and demonstrate the existence of a characteristic point $\gamma_{c,2} = 2 - f$, while the fluctuations of the eigenstate entanglement yield the characteristic point $\gamma_{c,1} = 1 + \frac{f}{2}$. We also study the growth of entanglement from an initial weakly entangled state and show that it evolves on two timescales. The onset of growth is governed by the square root of the Thouless time, with a derived factor dependent on $f$, and the saturation by the Thouless time. Finally, we demonstrate the agreement between the average eigenstate entanglement and the saturation values of the time evolution, as well as between the eigenstate-to-eigenstate fluctuations and the long-time temporal fluctuations.

Ključne besede:entanglement entropy, Rosenzweig-Porter model, fading ergodicity, fractal states, random matrix theory

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj