[논문 리뷰] Holographic quantum matter

Sean A. Hartnoll, Andrew Lucas외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 12. 21.

Quantum, superfluid, helium dynamics참고 문헌 620인용 수 273

한 줄 요약

쿼준입자 없이 양자 물질 이론을 홀로그래픽 듀얼리티로 다루는 리뷰로, 전달, 압축 가능한 물질, 대칭 파괴 상, 및 비평형 역학을 다룬다.

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.

연구 동기 및 목표

• 준입자가 없는 양자 물질의 상태를 설명하고 홀로그래픽 접근법의 필요성을 제시한다.
• AdS/CMT 프레임워크와 이중 중력 설명의 등장에 대해 요약한다.
• 영밀도(제로 밀도) 및 유한 밀도(압축 가능) 양자 물질과 그 수송 특성을 논의한다.
• 기억 행렬(memory matrix)과 수송의 유체역학적(descriptions) 설명을 포함한 통합 홀로그래픽 방법을 제시한다.
• 대칭 파괴 상, 비평형 역학 및 실험적 연계성을 탐구한다.

제안 방법

• 홀로그래픽 사전과 GKPW 대응을 서술한다.
• 윌슨 계층의 홀로그래픽 정규화와 얽힘 관점에 의한 차원의 등장 개요한다.
• 수송과 스펙트럴 함수에 중점을 두고 영밀도 및 유한 밀도 물질에 대한 홀로그래픽 모델을 개발한다.
• Bulk Maxwell 및 딜레온 구성으로 양자 임계 상태에서 전도도와 확산을 계산한다.
• 준정상 모드와 홀로그래픽 그린 함수(Green’s functions)를 활용하여 준입자 비동역의 역학을 연구한다.
• 기억 행렬(memory matrix)와 수송의 유체역학적 기술과 홀로그래픽 결과를 연계한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 홀로그래피가 어떻게 길게 생존하는 준입자 없이 양자 물질을 모델링할 수 있는가?
• RQ2 홀로그래픽 양자 임계 및 압축 가능 상의 보편적 수송 징후는 무엇인가?
• RQ3 홀로그래픽 구성은 초전도성이나 스트라이프 순서와 같은 대칭 파괴 상을 어떻게 포착하는가?
• RQ4 중력의 지평선 역학과 경계 이론의 소실성 수송 사이의 연결은 무엇인가?
• RQ5 실험적 이상한 금속과 비-피ermi 액체와의 관련성 및 정보를 홀로그래픽 결과가 어떻게 제공하는가?

주요 결과

• 홀로그래피는 강하게 상호작용하는 비준입자 상태를 연구하기 위한 제어된 체계를 제공한다.
• 스펙트럼 함수와 전도도는 들어오는 경계 조건을 갖는 벌크 역학으로 계산될 수 있다.
• 준정상 모드가 홀로그래픽 매체의 비손실적 역학을 기술하는 준입자들을 대체한다.
• 압축 가능한 홀로그래픽 상은 다양한 동적 지수 z와 과다 스케일 위반(hyperscaling violation)을 나타내며 풍부한 수송 거동을 보인다.
• 기억 행렬(memory matrix)와 수송의 유체역학적 기술은 홀로그래픽 수송을 실험적으로 관련 관찰가능량과 하나로 통합한다.
• 대칭 파괴 홀로그래픽 상, 홀로그래픽 초전도체를 포함하여, 순서가 있는 상태에서의 짝 형성 및 수송을 포착한다.