[論文レビュー] Holographic quantum matter

Sean A. Hartnoll, Andrew Lucas+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2016

Quantum, superfluid, helium dynamics参考文献 620被引用数 273

ひとこと要約

ホログラフィック duality を用いた準粒子を持たない量子物質の理論のレビュー。輸送、圧縮性物質、対称性破れ相、非平衡ダイナミクスを網羅する。

ABSTRACT

We present a review of theories of states of quantum matter without quasiparticle excitations. Solvable examples of such states are provided through a holographic duality with gravitational theories in an emergent spatial dimension. We review the duality between gravitational backgrounds and the various states of quantum matter which live on the boundary. We then describe quantum matter at a fixed commensurate density (often described by conformal field theories), and also compressible quantum matter with variable density, providing an extensive discussion of transport in both cases. We present a unified discussion of the holographic theory of transport with memory matrix and hydrodynamic methods, allowing a direct connection to experimentally realized quantum matter. We also explore other important challenges in non-quasiparticle physics, including symmetry broken phases such as superconductors and non-equilibrium dynamics.

研究の動機と目的

• 準粒子を持たない量子物質の状態を説明し、ホログラフィック手法の動機づけを行う。
• AdS/CMTフレームワークの要約と双対重力記述の出現。
• 零密度および有限密度（圧縮性）量子物質とそれらの輸送特性を論じる。
• 輸送の統一的ホログラフィック手法（メモリーマトリクスと流体力学を含む）を提示。
• 対称性破れ相、非平衡ダイナミクス、および実験との接続を探る。

提案手法

• ホログラフィック辞書と GKPW対応を説明する。
• ウィルソン流ホログラフィック正規化とエンタングルメントの観点を通じて出現する追加次元を概説。
• 零密度および非零密度物質のホログラフィックモデルを開発し、輸送とスペクトル関数を重視。
• バルク Maxwell・ディラトン設定を適用して量子臨界 regimesでの conductive と拡散を計算。
• 準ノーマルモードとホログラフィックグリーン関数を用いて非準粒子ダイナミクスを研究。
• 輸送のメモリーマトリクスと流体力学的記述へのホログラフィック結果の関連付け。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ホログラフィーは長寿命の準粒子を持たない量子物質をどのようにモデル化できるか。
• RQ2 ホログラフィック量子臨界および圧縮性相の普遍的な輸送指標は何か。
• RQ3 ホログラフィック構成は超伝導性やストライプ秩序のような対称性破れ相をどのように捉えるか。
• RQ4 重力での地平線ダイナミクスと境界理論の散逸輸送との関係は何か。
• RQ5 ホログラフィック結果は実験的な奇金属や非フェルミ液体にどのように情報を提供し、関連づくか。

主な発見

• ホログラフィーは強く相互作用し非準粒子状態を研究するための統制された枠組みを提供する。
• スペクトル関数と伝導率は、取り込み境界条件を持つバルク動力学から計算できる。
• 準ノーマルモードはホログラフィック媒体における散逸ダイナミクスの説明において準粒子を置換する。
• 圧縮性ホログラフィック相は様々な動的指数 z や高次スケーリング違反を示し、豊かな輸送挙動を持つ。
• メモリーマトリクスと流体力学法はホログラフィック輸送を実験的に関連する観測量と統合する。
• 対称性破れホログラフィック相（ホログラフィック超伝導体を含む）は有序状態における対形成と輸送を捉える。