量子相变与临界现象的张量网络算法研究

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本文使用张量网络算法对一维量子系统内部发生的量子相变情况进行研究。量子多体系统在零温下的相变现象是物理学界研究的焦点问题之一。量子多体波函数的张量网络表示为研究这种量子相变提供了一种经典模拟的有效方法。  张量网络算法提供了一种很方便的方法来研究不适宜在传统架构下研究的量子相变,这种算法的核心是列出系统波函数的矩阵乘积态表示或张量网络表示,应用不同模型的汉密尔顿量进行虚时间演化,从而获得系统的基态波函数。计算过程中,我们还利用模型和系统的对称性,为量子多体波函数的张量网络算法提供了一种有效的手段来模拟在一维或者更高维数空间的无限尺寸的量子格点系统。  目前,研究量子相变的两个基本概念是纠缠和保真度,这是来自于量子信息领域的概念。该算法通过计算得到了量子系统在热力学极限条件下近似的基态波函数,计算其纠缠和保真度,然后计算出系统的局域序参量和其它相应的各种物理参量,以此来描述量子系统发生的量子相变及其临界现象。  本文研究并计算的量子模型是量子多体两自旋模型。其汉密尔顿量为:H=∞i=-∞∑(σix i1xσ++Jσiz i+1σz)主要使用一维量子系统的矩阵乘积态表示的张量网络算法。具体计算中利用了量子系统具有的两体平移不变性的特性进行了计算,主要计算了量子多体一维量子模型的基态单位格点保真度、Von Neumann熵以及该量子系统的临界指数等其它参量。计算出的几种物理可观测量参数从不同的角度出发描述了量子系统两自旋模型的相变情况。数值计算的结果与该模型的精确解一致,说明了本计算方法是正确可行的。
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