[论文解读] 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 273

一句话总结

使用全息对偶理论研究无准粒子量子物质理论的综述，涵盖输运、可压缩物质、对称性破缺相以及非平衡动力学。

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.

研究动机与目标

• 解释没有准粒子的量子物质态并为全息方法提供动机。
• 概述 AdS/CMT 框架及对偶引力描述的出现。
• 讨论零密度与有限密度（可压缩）量子物质及其输运性质。
• 提出用于输运的统一全息方法，包括记忆矩阵与流体力学。
• 探索对称性破缺相、非平衡动力学以及与实验的联系。

提出的方法

• 描述全息字典与 GKPW 对应。
• 概述通过 Wilsonian 全息重整化与量子纠缠视角产生的额外维度。
• 建立零密度和非零密度物质的全息模型，重点关注输运和谱函数。
• 应用体积 Maxwell 场和 dilaton 场的设定来计算量子临界态中的电导和扩散。
• 利用准规范模（quasinormal modes）和全息格林函数研究非准粒子动力学。
• 将全息结果与记忆矩阵和输运的流体动力学描述联系起来。

实验结果

研究问题

• RQ1 全息如何在没有长寿命准粒子的情况下对量子物质进行建模？
• RQ2 全息量子临界与可压缩相的普遍输运特征是什么？
• RQ3 全息构造如何捕获对称性破缺相，如超导性与条纹序？
• RQ4 引力视界动态与边界理论中的耗散输运之间的联系是什么？
• RQ5 全息结果如何为实验中的怪异金属和非费米液体提供信息与联系？

主要发现

• 全息提供了一个可控的框架，用于研究强相互作用的非准粒子态。
• 谱函数和电导率可以通过具有入射边界条件的体积动力学来计算。
• 准规范模取代准粒子，用于描述全息介质中的耗散动力学。
• 可压缩全息相表现出多样的动态指数 z 和超标度违背，具有丰富的输运行为。
• 记忆矩阵与流体力学方法将全息输运统一为与实验相关的可观测量。
• 对称性破缺的全息相，包括全息超导体，捕捉有序态中的对形成与输运。