A theoretical study on some exotic quantum phase transitions
El meu doctorat està dedicat a analitzar transicions de fases quàntiques de naturalesa exòtica en sistemes fortament correlacionats descrits per Hamiltonians de spin. D’una banda, m’he centrat en l’estudi de transicions de fase quàntiques localitzades a prop de punts multicr ı́tics. Aquests punts só...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2018 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/665539 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/665539 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Entrellaçament Entrelazamiento Entanglement Transició fase quàntica Transición de fase cuántica Quantum phase transition Correlacions quàntiques Correlaciones cuánticas Quantum correlations Ciències Experimentals 53 |
| Sumario: | El meu doctorat està dedicat a analitzar transicions de fases quàntiques de naturalesa exòtica en sistemes fortament correlacionats descrits per Hamiltonians de spin. D’una banda, m’he centrat en l’estudi de transicions de fase quàntiques localitzades a prop de punts multicr ı́tics. Aquests punts són particularment patològics ja que diverses fases quàntiques coexisteixen en una petita regió de paràmetres del Hamiltonià. Aquest fet, tal i com argumentaré al llarg de la tesis, condiciona palesament les propietats mostrades pel sistema fortament correlacionat. De l’altre, també he investigat transicions de fase quàntiques cap a lı́quids de spin quàntics que són fases exòtiques de la matèria que apareixen en alguns sistemes frustrats. Aquestes fases es situen a l’avantguarda de la recerca en matèria condensada ja que són, teòrica i experimentalment, molt difı́cils de caracteritzar. La recerca presentada es pot dividir en tres parts. La primera part tracta sobre comportaments insòlits que pateix l’entrellaçament quàntic, més conegut com a entanglement, en algunes cadenes de spin. La rellevància de les fluctuacions quàntiques creix en baixes dimensions i per tant els sistemes unidimensionals ofereixen un bon ventall de possibilitats per analitzar el paper de les fluctuacions quàntiques en transicions de fase quàntiques. Alguns càlculs han estat realitzats en models de spin-1/2 i d’altres en sistemes de spin-1. La segona part de la meva tesis tracta de sistemes quàntics frustrats i, particularment, de la presència de lı́quids de spin. La frustració reflecteix la impossibilitat de satisfer simultàniament totes les restriccions imposades per alguns Hamiltonians. És una propietat intrı́nseca d’alguns sistemes fortament correlacionats, com ara els gels clàssic de spins o models quàntics antiferromagnètics en 2D. Aquesta incompatibilitat fa que sovint sigui molt difı́cil minimitzar-ne l’energia per a trobar l’estat fonamental. Molts sistemes frustrats s’ordenen a baixes, o inclús zero, temperatures però també hi ha estats que no s’ordenen i que queden fora de la teoria de les transicions de fase de Landau, presentant aixı́ una estructura subjacent extraordinària. Els lı́quids de spin pertanyen a aquest segon tipus. El meu enfocament per a estudiar-los ha consistit en desenvolupar un nou mètode numèric fent servir unes condicions de contorn degudament dissenyades. Això m’ha permès detectar-ne inequı́vocament algunes de les empremtes caracterı́stiques de la seva naturalesa. L’última part de la meva recerca l’he dedicada a descriure i analitzar models frustrats de spin quàntics mitjançant una tècnica anomenada modified spin wave theory. L’ús d’aquesta tècnica analı́tica m’ha permès contrastar l’aplicació i validesa de l’enfocament numèric que he desenvolupat i també m’ha permès aprofundir en l’estudi dels lı́quids de spin. Finalment, voldria mencionar que la primera i tercera part de la meva tesis va ser principalment duta a terme durant els mesos que vaig passar com a investigador predoctoral visitant a la Queen’s University of Belfast (Regne Unit) en el grup del Dr. G. de Chiara al 2016 i a la Universität Heidelberg (Alemanya) en el grup del Junior Prof. P. Hauke l’any 2018 respectivament. |
|---|