[论文解读] Dynamical Phase Transitions in the Quantum Dimer Model on a Square Lattice

Johannes Feldmeier, Frank Pollmann+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 22, 2019

Theoretical and Computational Physics被引用 1

一句话总结

本研究探讨了正方晶格上二维量子 dimer 模型中的淬火动力学，揭示了运动学约束决定了弛豫路径。尽管从柱状价键固体（VBS）淬火会迅速热化，但从条纹状 VBS 淬火则表现出缓慢的玻璃态动力学，这是由于涌现的、高度失谐的多缺陷过程所致，即使在热力学极限下，这些过程也因晶格背景的抑制而在可访问时间尺度上无法实现热化。

ABSTRACT

We consider the quench dynamics of a two-dimensional quantum dimer model and determine the role of its kinematic constraints. We interpret the non-equilibrium dynamics in terms of the underlying equilibrium phase transitions consisting of a BKT-transition between a columnar ordered valence bond solid (VBS) and a valence bond liquid (VBL), as well as a first order transition between a staggered VBS and the VBL. We find that quenches from a columnar VBS are ergodic and both order parameters and spatial correlations quickly relax to their thermal equilibrium. By contrast, the staggered side of the first order transition does not display thermalization on numerically accessible timescales. Based on the model's kinematic constraints, we uncover a mechanism of relaxation that rests on emergent, highly detuned multi-defect processes in a staggered background, which gives rise to slow, glassy dynamics at low temperatures even in the thermodynamic limit.

研究动机与目标

• 理解二维量子 dimer 模型中运动学约束如何影响非平衡弛豫动力学。
• 研究从不同有序相——柱状 VBS 和条纹状 VBS——出发的淬火动力学是否会导致热化。
• 识别条纹状 VBS 相中缓慢弛豫的微观机制。
• 确定涌现缺陷过程在低温下维持非遍历、玻璃态动力学中的作用。

提出的方法

• 在正方晶格上对二维量子 dimer 模型进行淬火动力学的数值模拟。
• 分析淬火协议后序参量和空间关联的时间演化。
• 通过检查缺陷增殖及其与条纹背景的耦合，识别弛豫机制。
• 利用包含 BKT 相变和一级相变的平衡相图作为解释非平衡行为的框架。
• 应用运动学约束以解释条纹相中高度失谐多缺陷过程的涌现。

实验结果

研究问题

• RQ1 从柱状 VBS 淬火是否会导致量子 dimer 模型中的热化？
• RQ2 为何从条纹状 VBS 淬火在数值可访问时间尺度上无法实现热化？
• RQ3 运动学约束在条纹状 VBS 相中促成缓慢玻璃态动力学的作用是什么？
• RQ4 在条纹背景存在下，涌现的多缺陷过程如何贡献于弛豫动力学？

主要发现

• 从柱状 VBS 淬火导致序参量和空间关联迅速弛豫至热平衡值。
• 从条纹状 VBS 淬火在数值可访问时间尺度内未实现热化，表明存在非遍历动力学。
• 未实现热化归因于由条纹背景抑制的、涌现的、高度失谐的多缺陷过程。
• 由于运动学约束，这些缺陷过程即使在热力学极限下仍导致缓慢的玻璃态弛豫。