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Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2013

Entanglement Spectroscopy and its application to the fractional quantum Hall phases

Spectroscopie d'intrication et son application aux phases de l'effet Hall quantique fractionnaire

Abstract

The entanglement spectroscopy, initially introduced by Li and Haldane in the context of the fractional quantum Hall effects, has stimulated an extensive range of studies. The ent anglement spectrum is the spectrum of the reduced density matrix, when we partition the system into two. For many quantum systems, it unveils a unique feature: Computed from the bulk ground state wave function, the entanglement spectrum give access to the physics of edge excitations. In this manuscript, we give an overview of the entanglement spectroscopy. We introduce the basic concepts through the case of the quantum spin chains. We present an extensive rev iew of the entanglement spectra applied to the fractional quantum Hall phases, showing how much information is encoded within the ground state and how different partitions probe different type of excitations. As a practical application of this technique, we discuss how it can discriminate between the different phases that emerge in the strongly interacti ng Chern insulators.
La spectroscopie d'intrication, initialement introduite par Li et Haldane dans le contexte de l'effet Hall quantique fractionnaire, a suscité un large éventail de travaux. Le spectre d'intrication est le spectre de la matrice de densité réduite, quand on partitionne le système en deux. Pour de nombreux systèmes quantiques, il révèle une caractéristique unique : calculé uniquement à partir de la fonction d'onde de l'état fondamental, le spectre d'intrication donne accès à la physique des excitations de bord. Dans ce manuscrit, nous donnons un apercu de la spectroscopie d'intrication. Nous introduisons les concepts de base dans le cas des chaînes de spins quantiques. Nous présentons une étude approfondie des spectres d'intrication appliqués aux phases de l'effet Hall quantique fractionnaire, montrant quel type d'information est encodé dans l'état fondamental et comment les différentes facons de partitionner le système permettent de sonder différents types d'excitation. Comme application pratique de cette technique, nous discutons de la manière dont cette technique peut aider à faire la distinction entre les différentes phases qui émergent dans les isolants de Chern en interaction forte.
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Dates and versions

tel-00967692 , version 1 (01-04-2014)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00967692 , version 1

Cite

Nicolas Regnault. Entanglement Spectroscopy and its application to the fractional quantum Hall phases. Strongly Correlated Electrons [cond-mat.str-el]. Ecole Normale Supérieure de Paris - ENS Paris, 2013. ⟨tel-00967692⟩
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