Localization in open quantum systems - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Localization in open quantum systems

Localisation dans les systèmes quantiques ouverts

Résumé

We investigate the zero-temperature phase diagram of a one-dimensional XXZ spin chain coupled with local dissipative baths composed of simple harmonic oscillators. In a finite magnetization sector, we map this system onto a two-dimensional classical action using bosonization. From this classical field theory, we find the existence of a BKT phase transition between the pre-existing Luttinger liquid phase and a new dissipative phase at zero temperature. This new phase is a gapless spin density wave with unaltered susceptibility and vanishing spin stiffness. These analytical predictions are verified against numerical Langevin dynamics simulations of the action. The local baths in the spin chain can also be interpreted as annealed disorder and they affect the transport properties. Particularly for subohmic baths, the static conductivity vanishes, which can be interpreted as a localization effect induced by the presence of dynamical disorder. Moreover, we analyze the model at zero magnetization and argue that in that case, the gapless spin density wave is replaced by a gapped antiferromagnetic phase.
Nous étudions le diagramme de phase à température nulle d'une chaîne de spin unidimensionnelle couplée localement à des bains dissipatifs, chaque bain étant composé d'une multitude d'oscillateurs harmoniques. Dans le cas d'une magnétisation totale finie, ce problème quantique peut être bosonisé et ainsi réécrit via une action effective bidimensionnelle. L'étude de cette théorie des champs classique montre une transition de phase de type BKT entre la phase préexistante au bain (liquide de Luttinger) et une nouvelle phase dissipative à température nulle. Cette nouvelle phase est une onde de densité de spin sans gap qui présente une susceptibilité égale à celle du liquide de Luttinger et une densité superfluide nulle. Des simulations numériques de l'équation de Langevin associée à l'action effective confirment ces prédictions analytiques. Nous montrons également que ces bains locaux peuvent s'interpréter comme un désordre dynamique affectant les propriétés de transport du système quantique. En particulier, pour des bains subohmiques, la conductivité statique s'annule, signalant un effet de localisation induit par la présence du désordre dynamique. Par ailleurs, l'analyse de ce modèle pour une magnétisation totale nulle révèle que, dans ce cas, la nouvelle phase dissipative sans gap est remplacée par une phase antiferromagnétique avec un gap.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04326573 , version 1 (06-12-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04326573 , version 1

Citer

Saptarshi Majumdar. Localization in open quantum systems. Disordered Systems and Neural Networks [cond-mat.dis-nn]. Université Paris-Saclay, 2023. English. ⟨NNT : 2023UPASP157⟩. ⟨tel-04326573⟩
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