2020-03-01 关于fidelity susceptibility的读书笔记

在J1J2模型中做了许多尝试,结果都不如人意。然后今天我们搜到了这篇文献,关键词是J1 J2 model + quantum information。发现了很有趣的地方。

先说一个体会:

  • 多看文献,集思广益。漏一篇重要的文献和多看一篇重要的文献,会有很大的差别。

量子相变与fidelity

传统的量子相变是这样的:
系统哈密顿量是H(\lambda),其中\lambda是一个控制参数。当控制参数接近某个临界值时,系统状态(波函数)\vert \Psi(\lambda) \rangle发生剧烈的变化,相变发生。

fidelity可用于刻画波函数的变化量,
F(\lambda)=\langle \Psi(\lambda)\vert \Psi(\lambda+\delta)\rangle .
其几何意义明确:在\lambda对系统进行微扰(\delta是个小量)时,两个态之间的重叠度(相似度)。

一般情况下,可以预想:

  • 在相变点附近,系统状态(波函数)\vert \Psi(\lambda) \rangle敏感
  • 在非相变点附近,系统状态不敏感。
    这样,fidelity描述的是"相变过程中波函数的变化",当然可以用于探测相变。

但在BKT相变中,fidelity其实是没法工作的。底层的原因可能是,在相变点附近,波函数并没有剧烈变化。


推广

这篇论文抓住了一种新的思路要分析波函数:增加新型的微小扰动:

H_2(\delta) = H_\lambda + \delta H_I.

H_I是一个设计的量。在文献中是充分考虑给定J1J2 模型不同相下的物理性质来设计的。

作者先计算了原始系统H_{\lambda}的波函数,记为\vert \Psi_{\lambda} \rangle;然后计算了扰动后整个系统H_2(\delta)的波函数,记为\vert \Psi_{\lambda+\delta} \rangle,于是新的fidelity为,
F_2(\lambda)=\langle \Psi_{\lambda}\vert \Psi_{\lambda+\delta}\rangle .

这个新的fidelity希望捕捉的图像是,我们给系统外加一个给定的微扰,而不同状态的系统将给出不同的响应。作者用这个思想来研究了J1J2模型中的BKT相变,取得了成功。

Well done!


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