[논문 리뷰] Effective holographic theory of quantum critical charge density waves

Andrea Amoretti, Daniel Areán외 2명|arXiv (Cornell University)|2017. 11. 17.

High-pressure geophysics and materials인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 게이지/중력 dual을 사용하여 양자临계 전하 밀도파에 대한 효과적인 허브로그래픽 이론을 수립한다. 균일한 배경 응력이 있는 중력 이중성을 통해 자발적 이동 대칭성 위반을 모델링하며, 하위 주요 4차 도함수 항이 이동 대칭성 위반 상을 안정화시킨다. 또한 실수 부분의 전기 전도도를 해석적으로 계산하여 리프시츠 유사, 초스케일링 위반 양자临계 점에서 금속성 또는 절연체 성질을 띠는 dc 반응을 밝혀낸다.

ABSTRACT

We use Gauge/Gravity duality to write down an effective low energy holographic theory of charge density waves. We consider a simple gravity model which breaks translations spontaneously in the dual field theory in a homogeneous manner, capturing the low energy dynamics of phonons coupled to conserved currents. We first focus on the leading two-derivative action, which leads to excited states with non-zero strain. We show that including subleading quartic derivative terms leads to dynamical instabilities of AdS$_2$ translation invariant states and to stable phases breaking translations spontaneously. We compute analytically the real part of the electric conductivity. The model allows to construct Lifshitz-like hyperscaling violating quantum critical ground states breaking translations spontaneously. At these critical points, the real part of the dc conductivity can be metallic or insulating.

연구 동기 및 목표

• 게이지/중력 이중성을 사용하여 전하 밀도파의 저에너지 효과적 허브로그래픽 이론을 수립하기.
• 균일하고 저에너지 조건에서 이동 대칭성의 자발적 위반을 모델링하기.
• 고차 도함수 중력 항이 이동 대칭성 위반 상을 안정화시키는 데서의 역할을 조사하기.
• 양자临계 상태의 기저 상태에서 전기 전도도의 실수 부분을 해석적으로 계산하기.
• 이동 대칭성 위반 상에서 리프시츠 유사, 초스케일링 위반 양자临계 성질이 어떻게 나타나는지 탐색하기.

제안 방법

• 이중 장 이론에서 이동 대칭성을 자발적으로 위반하는 균일한 배경을 갖는 중력 모델을 수립하기.
• 비틀림이 비제로인 상태를 지지하는 주요 두 도함수 항의 작용을 구성하기.
• AdS₂ 이동 대칭성 상태의 동적 불안정성을 탐색하기 위해 하위 주요 4차 도함수 항을 포함하기.
• 이중 장 이론에서 전기 전도도의 실수 부분을 해석적으로 계산하기 위한 분석 기법을 사용하기.
• 불안정한 AdS₂ 해가 안정적인 이동 대칭성 위반 기저 상태로 전이되는 조건을 규명하기.
• 스케일링 행동을 분석하여 리프시츠 유사, 초스케일링 위반 양자临계 점을 식별하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고차 도함수 중력 항은 허브로그래픽 모델에서 이동 대칭성 위반 상을 어떻게 안정화하는가?
• RQ2 두 도함수 항은 이중 장 이론에서 비제로 응력을 생성하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 하위 주요 4차 항은 이동 대칭성 보존 상태인 AdS₂ 상태에서 동적 불안정성을 유도할 수 있는가?
• RQ4 양자临계 점에서 dc 전도도가 금속성인지 절연체 성질인지 결정하는 요소는 무엇인가?
• RQ5 시스템의 스케일링 성질은 리프시츠 유사, 초스케일링 위반 임계성을 어떻게 반영하는가?

주요 결과

• 중력 작용에서 하위 주요 4차 도함수 항은 AdS₂ 이동 대칭성 보존 상태에서 동적 불안정성을 유도한다.
• 이러한 불안정성은 안정적인 자발적 이동 대칭성 위반 상의 형성으로 해결된다.
• 이 모델은 리프시츠 유사 스케일링과 초스케일링 위반을 지닌 양자临계 기저 상태를 지지한다.
• dc 전도도의 실수 부분은 해석적으로 계산되었으며, 임계점에서 금속성 또는 절연체 성질을 띠는 것으로 나타났다.
• 주요 두 도함수 항에서 비제로 응력의 존재는 이중 장 이론에서 이동 대칭성 위반 상을 나타낸다.
• 고차 도함수 보정에 의해 이동 대칭성 보존 상에서 이동 대칭성 위반 상으로의 연속 전이가 발생한다.