Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/59794
Type: Tese
Title: Quenches em sistemas interagentes unidimensionais: formação de ordenamentos de carga e spin
Authors: Isaac Martins Carvalho
First Advisor: Maria Carolina de Oliveira Aguiar
First Co-advisor: Helena de Souza Bragança Rocha
First Referee: Lucas Alvares da Silva Mól
Second Referee: Luis Gregório Godoy de Vasconcellos Dias da Silva
Third Referee: Pierre Louis de Assis
metadata.dc.contributor.referee4: Rodrigo Gonçalves Pereira
Abstract: Nesta tese, estudamos sistemas fortemente interagentes fora do equilíbrio. Mais especificamente, focamos na investigação da formação de não-equilíbrio dos ordenamentos de carga e de spin em uma dimensão, partindo de um estado não-interagente desordenado e deixando-o evoluir no tempo segundo um Hamiltoniano interagente. Analisamos a formação dos ordenamentos no contexto do modelo de Hubbard estendido unidimensional em semi-preenchimento e interações positivas, que apresenta as fases charge density wave (CDW) e spin density wave (SDW). Realizamos quenches controlados no tempo para simular a evolução do estado inicial sob ação de um Hamiltoniano em que as interações eletrônicas aumentam linearmente no tempo até valores finais correspondentes à fase CDW ou SDW. Para descrever a dinâmica de não-equilíbrio, utilizamos a extensão temporal do método numérico density matrix renormalization group (DMRG). Para descrever a formação dos ordenamentos CDW e SDW, ligamos linearmente no tempo os termos do Hamiltoniano da evolução associados às interações de elétrons em sítios vizinhos e no mesmo sítio, respectivamente. Baseamos nossa análise no comportamento, ao longo do quench, dos parâmetros de ordem CDW e SDW, da entropia de emaranhamento e da fidelidade entre o estado evoluído e o correspondente estado fundamental de equilíbrio. Classificamos o comportamento do sistema de acordo com a escala de tempo na qual o quench é realizado (ou seja, em que as interações são ligadas): identificamos a existência dos regimes de impulso, intermediário e adiabático. Durante o quench, no regime de impulso, observamos que o estado evoluído permanece na mesma configuração do estado inicial, enquanto no regime adiabático ele segue o comportamento previsto para o estado fundamental do Hamiltoniano instantâneo. Para os quenches analisados, nossos resultados indicam que a escala de tempo associada ao comportamento adiabático depende do tipo de ordenamento do estado final. Observamos que o regime adiabático é atingido mais lentamente quando o estado final apresenta ordenamento CDW, em comparação com o caso em que o estado final tem ordenamento de spin. Precedendo o comportamento adiabático, no regime intermediário, vemos no primeiro caso um aumento da entropia de emaranhamento além do seu valor inicial o que não é observado no quench para a SDW. Concluímos assim que o regime adiabático para o caso de ordenamento CDW requer um tempo maior para se evitar que estados excitados emaranhados sejam acessados durante a dinâmica. Além disso, comparamos os casos nos quais apenas uma das interações (local ou entre primeiros vizinhos) é ligada durante o quench com casos nos quais ligamos ambas as interações simultaneamente. Nossos resultados mostram que a quebra da integrabilidade do modelo na presença de interações entre primeiros vizinhos não implica mudanças significativas no comportamento de não-equilíbrio no contexto da aproximação adiabática.
Abstract: In this thesis, we study non-equilibrium phenomena in strongly interacting systems. We focus on the out-of-equilibrium formation of charge and spin ordering in one dimension, starting from a disordered non-interacting state and that we let evolve in time according to an interacting Hamiltonian. We analyze the formation of charge and spin ordering within the half-filled one-dimensional extended Hubbard model with repulsive interactions, which presents the charge density wave (CDW) and spin density wave (SDW) phases. We perform finite time quenches to simulate the evolution of the initial state under a Hamiltonian in which electronic interactions increase linearly in time up to final values corresponding to the CDW or SDW phase. The non-equilibrium dynamics is described by the time extension of the density matrix renormalization group (DMRG) method. By linearly turning on the nearest-neighbor or the onsite interaction, we describe the formation of the CDW and SDW ordering, respectively. Our analysis is based on the behavior, along the quench, of the CDW and SDW order parameters, the entanglement entropy, and the fidelity between the evolved state and the corresponding equilibrium ground state. We classify the system behaviour according to the timescale in which the quench is performed: we find the existence of impulse, intermediate, and adiabatic regimes. During the quench, in the impulse regime, we observe that the evolved state remains in the same configuration as the initial state, while in the adiabatic regime it follows the predicted behavior for the ground state of the instantaneous Hamiltonian. For the quenches we analyze, our results indicate that the timescale associated with adiabatic behavior depends on the final state ordering. We observe that the adiabatic regime is reached more slowly when the final state has CDW ordering, compared to the case in which the final state has spin ordering. In the intermediate regime, preceding the adiabatic one in the first case we see an increase in entanglement entropy beyond its initial value which is not observed in the quench towards SDW. We conclude that the adiabatic regime for the case of CDW ordering requires a longer time to prevent entangled excited states from being accessed during the quench. In our work, we also compare cases in which only one of the interactions (onsite or nearest-neighbor) is turned on during the quench with those in which we turn on both interactions simultaneously. Our findings show that the breaking of the system integrability, by turning on the nearest-neighbor interactions, does not give rise to significant changes in the nonequilibrium behavior within the adiabatic approximation.
Subject: Sistemas em não-equilíbrio
Emaranhamento
Ondas de densidade de carga
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/59794
Issue Date: 21-Dec-2022
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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