Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
∗
†
Majorana
, Kitaev . ,
infinite time evolving block decimation (iTEBD) ,
, ,
. , ,
. ,
( ) , .
, ,
.
. Bogoliubov
. , .
, Majorana ,
. Bogoliubov ,
.
∗ , .† E-mail: [email protected]
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
1 3
1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 10
2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 Infinite time evolving block decimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3 28
3.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4 37
4.1 Bogoliubov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5 45
A Schmidt 46
B AKLT 47
C Majorana 48
D 49
E Bogoliubov 50
2
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
1
1.1
, Hall ,
, . Landau
,
[1–8]. ,
[9–12].
, Li Haldane [13]
,
, . , Hall
. ,
[14–24]. ,
. 1 ,
[14].
, Valence Bond Solid (VBS)
,
[16, 17]. , ,
[20]. , AdS/CFT
( , [25] . [26]).
,
p Kitaev [27]. .
, Majorana
, . Majorana
, . Kitaev
[28, 29] , , Cooper
, .
, Majorana ,
. , .
Kitaev ,
[30]. ,
, .
. ,
Majorana , .
3
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
, .
, [31–33]. ,
Localizable entanglement [34] ,
. , ,
[35, 36].
.
. ,
( ) [37–39].
, ,
. Kibble–Zurek
[40]. ,
, Kibble–Zurek [41–43].
,
. , Majorana
. , ,
. ,
, .
: , ,
. 2 , . ,
Jordan–Wigner Majorana
, ( ) . ,
infinite time evolving block decimation (iTEBD) . 3
,
. 4 , .
,
. 5 .
.
1.2
(
[44, 45] ). , , ,
. ,
. ,
[46]. , Hall , Landau
.
, .
4
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
1.1 : A,B , A Lsub .
, .
, [47].
infinite time evolving block decimation (iTEBD) [48]
[49] ,
.
, .
A,B , ( 1.1). A
Lsub . , Schmidt ( A) ,
|ΨAB〉 A B :
|ΨAB〉 =χ∑
i=1
λi|φi〉A|ψi〉B . (1.1)
, {|φi〉A} {|ψi〉B} A B , {λi}∑χi=1 λ
2i = 1 . χ Schmidt , dimHα (α = A,B) α
Hilbert , χ ≤ min{dimHA,dimHB} .
, A ρA ,
ρA = TrB |ΨAB〉〈ΨAB | (1.2)
=
χ∑i=1
λ2i |φi〉A〈φi|A (1.3)
. , B , B .
A , B ,
ρA von Neumann , :
SA = −χ∑
i=1
λ2i lnλ
2i . (1.4)
, SA B ρB SB
. , A, B ,
. ,
. A, B
5
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
.|Ψ〉 = | ↑1〉| ↑2〉 (1.5)
χ = 1 , λ1 = 1 , 0 . ,
|Ψ〉 = 1√2(| ↑1〉| ↓2〉 − | ↓1〉| ↑2〉) (1.6)
χ = 2 , λ1 = λ2 = 1√2
, ln 2 .
,
.
[46].
,
. , Lsub ,
. , .
, , iTEBD
. , ,
[46, 50]. :
, , . ,
,
. ,
Ising
HTFIM = −N∑i=1
σxi σ
xi+1 − h
N∑i=1
σzi (1.7)
, h = 1 ( 1.2). ,
(1+1) , , A Lsub
SA(Lsub) ∼ c
3lnLsub (1.8)
[51]. c ,
. , c = 1, c = 12 . ,
Ising c = 12 , .
[13]. ρA
ρA =
χ∑i=1
λ2i |φi〉A〈φi|A (1.9)
= exp(−HE) (1.10)
, 1, HE
.
6
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
0 50 100 150 200 250
SA
(Lsu
b)
Lsub
h=0.6h=0.8h=1.0
1.2 Ising
[46]: h = 0.6, 0.8 ,
. , h = 1
. 503, 249.
:
ξi = − lnλ2i . (1.11)
, {λi}. , Hall
, Li Haldane
[13]. , , Hall
. ,
, [14–24].
, .
( 1.3) . ,
. 1
Haldane [52, 53] , 12 ( B).
, [14]. 1.4
Haldane 1
H =N∑i=1
Si · Si+1 (1.12)
. , 2.1.1 Kitaev ,
Majorana .
(3.3 ).
. Haldane
[1] , Oα(L)
7
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
1.3 : ( ) , A,B ( )
. 1 Heisenberg (1.12) Haldane ,
.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 5 10 15 20 25 30 35 40
ξ i
i
ξi
1.4 : Haldane 1
Heisenberg , iTEBD .
(2.3.1 ) χb 40 . . , 1.3
.
.
Oα = limL→∞
Oα(L), (1.13)
Oα(L) =
⟨Sα1
L−1∏k=2
exp(iπSαk )S
αL
⟩, for α = x, y, z. (1.14)
1 Heisenberg , iTEBD
, ( 1.5) . ,
,
[3]. , Z2 × Z2
. ,
.
8
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Str
ing c
orr
ela
tion f
uncti
on
L
Ox
1.5 : Haldane 1 Heisenberg
(1.12) , iTEBD (χb = 40).
.
9
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2
2.1
. 2.1.1
Kitaev , 2.1.2 Majorana
, . 2.1.3
. , N ,
, Pauli σαN+1 = σα
1 , σαN+2 = σα
2 (α = x, y, z), ,
σαN+1 = σα
N+2 = 0 (α = x, y, z) .
2.1.1
Ising HTFIM , Jordan–Wigner
ci =i−1∏j=1
(−σzj )σ
−i , c†i =
i−1∏j=1
(−σzj )σ
+i (2.1)
, Kitaev ( p ) HKitaev [27]:
HTFIM = −N∑i=1
(σxi σ
xi+1 + λσz
i ) (2.2)
= −N∑i=1
[(c†i − ci)(c
†i+1 + ci+1) + 2λc†i ci
](2.3)
= HKitaev. (2.4)
, cic†i+1 (c†i ci+1) , cici+1 (c†i c
†i+1) , c†i ci
. Kitaev . 2.1.2
, Majorana
. λ , . λ < 1
( ) , Ising . ,
Majorana , . ,
λ > 1 , Ising .
, Majorana , .
, HC
HC = −N∑i=1
JXZXσxi σ
zi+1σ
xi+2 (2.5)
[30,54]. Kitaev , Jordan–Wigner ,
10
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
:
HC = −N∑i=1
JXZXσxi σ
zi+1σ
xi+2 (2.6)
=N∑i=1
JXZX(c†i − ci)(c†i+2 + ci+2). (2.7)
( ) .
, Kitaev ,
p . ,
Majorana ,
.
2.1.2 Majorana
Kitaev Majorana . Majorana
c2i−1 = c†i + ci, c2i = i (ci − c†i ), i = 1, 2, , N (2.8)
, c , :
ci = c†i , {ci, cj} = 2δij . (2.9)
i Jordan–Wigner ci Majorana c2i−1, c2i
2.1 . Majorana Kitaev
HKitaev = −N∑i=1
[(c†i − ci)(c
†i+1 + ci+1) + 2λc†i ci
](2.10)
= −iN∑i=1
(c2ic2i+1 − λc2i−1c2i) (2.11)
. , Majorana 2.2 .
(c2i−1c2i), (c2ic2i+1) .
λ = 0 , c1 c2N , .
, Majorana . λ < 1 (
) , 2.2 ,
Majorana ( C).
, . , λ > 1 ( ) ,
2.2 , Majorana
.
11
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2.1 Majorana : Jordan–Wigner ci Majorana
c2i−1, c2i .
2.2 Kitaev Majorana : Majorana
. (c2i−1c2i),
(c2ic2i+1) . (λ ),
.
, . (2.5)
Majorana {ci}
HC = i
N∑i=1
JXZX c2ic2i+3 (2.12)
. 2.3 . Majorana
. , 2N Majorana
Majorana . , ,
( ) Majorana
. Majorana (
) . 2.2.1 , Majorana
. , Majorana 2.4
12
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2.3 Majorana : Majorana
. , Majorana
.
2.4 Majorana : Majorana c1
( ), c2N−2 ( ) (N = 101).
. Majorana .
3 Kitaev ,
. Ising ,
H =
N∑i=1
(−hσzi + JXXσx
i σxi+1 − JXZXσx
i σzi+1σ
xi+2 (2.13)
+ JY Y σyi σ
yi+1 + JY ZY σy
i σzi+1σ
yi+2)
. Majorana , :
H =iN∑i=1
(hc2i−1c2i + JXX c2ic2i+1 + JXZX c2ic2i+3
− JY Y c2i−1c2i+2 + JY ZY c2i−1c2i+4). (2.14)
Majorana , 2.5 .
Majorana ( ) .
13
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2.5 Majorana : Majorana
. Majorana .
Ψ = (c1, c2, . . . , c2N−1, c2N )T ,
H =i
2
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
0 h 0 −JY Y 0 JY ZY . . .−h 0 JXX 0 JXZX 0 . . .
0 −JXX 0 h. . .
JY Y 0 −h 0. . .
0 −JXZX . . .. . .
−JY ZY 0. . .
. . ....
...
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
(2.15)
2N . , (2.15)
( C). , JY Y = JY ZY = 0 ,
[59]. , ,
.
2.1.3
2.1.2 , Majorana
. ,
. .
, L
OXZX(L) = (−1)L
⟨σx1σ
y2
⎛⎝L−2∏
j=3
σzj
⎞⎠σy
L−1σxL
⟩(2.16)
[54].
OXZX = limL→∞
OXZX(L) (2.17)
14
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
.
, Ising
H(λ) =N∑i=1
(−σxi σ
zi+1σ
xi+2 + λσy
i σyi+1) (2.18)
μzi = σx
i σxi+1, μx
i =i∏
j=1
σzj , σx
N+1 = 1 (2.19)
( D). , μ
OXZX(L) = (−1)L⟨μy1μ
yL−1
⟩(2.20)
. Haldane , ,
(2.16) , (2.20) .
z π
HC∗ =
N∑i=1
σyi σ
zi+1σ
yi+2 (2.21)
. ( ) .
,
OY ZY (L) =
⟨σy1σ
x2
⎛⎝L−2∏
j=3
σzj
⎞⎠σx
L−1σyL
⟩(2.22)
, .
2.2
2.2.1 , Lieb–Schultz–Mattis [55] , ,
. , , .
2.2.2 . 2.2.3 , Bogoliubov ,
.
2.2.1
, Jordan–Wigner
. ,
[46,55] .
, Jordan–Wigner :
ci =i−1∏j=1
(−σzj )σ
−i , c†i =
i−1∏j=1
(−σzj )σ
+i . (2.23)
15
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
,
σzi = 2c†i ci − 1, (2.24)
σxi σ
xi+1 = (c†i − ci)(c
†i+1 + ci+1), (2.25)
σyi σ
yi+1 = −(c†i + ci)(c
†i+1 − ci+1), (2.26)
σxi σ
zi+1σ
xi+2 = −(c†i − ci)(c
†i+2 + ci+2), (2.27)
σyi σ
zi+1σ
yi+2 = (c†i + ci)(c
†i+2 − ci+2) (2.28)
, Ising
HTFIM = −N∑i=1
(Jσxi σ
xi+1 + hσz
i ) (2.29)
XY
HXY =N∑i=1
(JXXσxi σ
xi+1 + JY Y σy
i σyi+1) (2.30)
HC = −N∑i=1
JXZXσxi σ
zi+1σ
xi+2 (2.31)
HC∗ =
N∑i=1
JY ZY σyi σ
zi+1σ
yi+2 (2.32)
. , N
:
H =
N∑i,j=1
[c†iAijcj +
1
2
(c†iBijc
†j + ciB
∗jicj
)]. (2.33)
, A N , B N . ,
. Bogoliubov
ηj =
N∑i=1
[φij + ψij
2ci +
φij − ψij
2c†i
](2.34)
:
H =
N∑μ=1
Eμ(η†μημ − 1
2), Eμ ≥ 0. (2.35)
, φμ, ψμ N φ,ψ μ , :
{Eμψi = (A+B)φμ, (2.36a)
Eμφi = (A−B)ψμ. (2.36b)
16
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
, |GS〉 Bogoliubov
ημ|GS〉 = 0, μ = 1, 2, , N (2.37)
.
, Majorana :
c2i−1 = c†i + ci, c2i = i (ci − c†i ), i = 1, 2, , N. (2.38)
, Bogoliubov ημ
ημ =1
2
N∑i=1
(φiμc2i−1 − iψiμc2i) (2.39)
, i μ Majorana
φiμ ψiμ . c
⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩
c2i−1 =N∑
μ=1
φiμ
(ημ + η†μ
), (2.40a)
c2i = i
N∑μ=1
ψiμ
(ημ − η†μ
)(2.40b)
. Bogoliubov , ημ|GS〉 = 0 (∀μ) , Majorana
〈c2i−1c2j−1〉 =N∑
μ=1
φiμφjμ = δij , (2.41)
〈c2ic2j〉 =N∑
μ=1
ψiμψjμ = δij , (2.42)
〈c2ic2j−1〉 = −〈c2j−1c2i〉 = iN∑
μ=1
ψiμφjμ (2.43)
. Majorana ,
:〈cicj〉 = δij + iΓA
ij . (2.44)
ΓA 2N . Wick ,
. , 2N A , 2N W ,
:
W †AW =
N⊕i=1
νi
(0 1−1 0
). (2.45)
17
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
, ΓA :
W †ΓAW =N⊕i=1
νi
(0 1−1 0
)= ΓC . (2.46)
ΓC , c2i−1 =∑N
j=1 W2i−1,j cj c2i =∑N
j=1 W2i,j cj
. , (Dirac )
:
di =1
2(c2i−1 + i c2i). (2.47)
d
〈d†idj〉 = δij1− νi
2(2.48)
. , N . ,
. Lsub
, ρ
ρ = ρ1 ⊗ ρ2 ⊗ ⊗ ρLsub(2.49)
,
S(Lsub) =
Lsub∑i=1
[−pi ln pi − (1− pi) ln (1− pi)] , pi =1− νi
2(2.50)
. {λi(Lsub)} 2Lsub , [p1 + (1− p1)] [pLsub+ (1−
pLsub)] .
λj(Lsub) =
Lsub∏i=1
p1−sii (1− pi)
si , si = 0, 1 (2.51)
. 2.6 .
2.2.2
, ,
. .
, .
[55].
, .
,
OXZX(L) = (−1)L
⟨σx1σ
y2
(L−2∏k=3
σzk
)σyL−1σ
xL
⟩(2.52)
18
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2.6 .
[54]. , A B :
Ai = ci + c†i = c2i−1, (2.53)
Bi = ci − c†i = −ic2i. (2.54)
Wick ,
〈AiAj〉 = δij , (2.55)
〈BiBj〉 = −δij , (2.56)
〈BiAj〉 =N∑
μ=1
ψiμφjμ = D(i, j) (2.57)
. A B ,
OXZX(L) = (−1)L+1〈B1B2A3B3 AL−2BL−2AL−1AL〉 (2.58)
. Wick , Pfaffian
. , A (B), . , Pfaffian
OXZX(L) =
∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣
D(1, L) D(1, 3) . . . D(1, L− 1)
D(2, L) D(2, 3) . . ....
......
. . ....
D(L− 2, L) . . . . . . D(L− 2, L− 1)
∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣(2.59)
.
Ising . Jordan–Wigner
, . ,
LOXX(L) = 〈σx
1σxL〉 (2.60)
19
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
.
OXX(L) = 〈B1B2A2B2 BL−1AL−1AL〉 (2.61)
=
∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣
D(1, 2) D(1, 3) . . . D(1, L)
D(2, 2) D(2, 3) . . ....
......
. . ....
D(L− 1, 2) . . . . . . D(L− 1, L)
∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣(2.62)
. L− 1 .
2.2.3 Bogoliubov
, .
Jordan–Wigner c ,
.
H(t) =N∑
i,j=1
[c†iAij(t)cj +
1
2
(c†iBij(t)c
†j + ciB
∗ji(t)cj
)](2.63)
. , . , Heisenberg
Jordan–Wigner {ci,H(t)} Heisenberg
:
id
dtci,H(t) =
N∑j=1
(Aij(t)cj,H(t) +Bij(t)c
†j,H(t)
). (2.64)
tin H(tin) Bogoliubov ηinμ , φinμ ,
ψinμ ,
uinμ =
φinμ + ψin
μ
2, vinμ =
φinμ − ψin
μ
2(2.65)
. Heisenberg cH(t)
ci,H(t) =N∑
μ=1
(ui,μ(t)η
inμ + v∗i,μ(t)η
in†μ
)(2.66)
, uμ(t), vμ(t)
uμ(tin) = uinμ , vμ(tin) = vinμ (2.67)
⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩
id
dtui,μ(t) =
N∑j=1
(Aij(t)uj,μ(t) +Bij(t)vj,μ(t)) , (2.68a)
id
dtvi,μ(t) = −
N∑j=1
(Aij(t)vj,μ(t) +Bij(t)uj,μ(t)) (2.68b)
20
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
[56].
t . , Schrodinger Heisenberg
〈Ψ(t)|O(ci, c†i )|Ψ(t)〉 = 〈Ψ(tin)|O(ci,H(t), c
†i,H(t))|Ψ(tin)〉 (2.69)
. |Ψ(tin)〉 Bogoliubov , Wick
. uμ(t), vμ(t) , ,
uμ(t), vμ(t) .
,
. t Dirac ,
S(Lsub, t) {λi(Lsub, t)} .
2.3 Infinite time evolving block decimation
,
, infinite time evolving block decimation (iTEBD)
. ,
. , iTEBD ,
iTEBD .
2.3.1
|ψ〉 , Hilbert {|i〉}
|Ψ〉 =∑i
Ci|i〉 (2.70)
. (Hilbert ) ,
. , .
. iTEBD
.
|Ψ〉αLβR=
∑{mi},{α},{β}
AαL,β1(m1) Aαi,βi(mi) AαN ,βR(mN )|m1〉 |mi〉 |mN 〉 (2.71)
. , |mi〉 i Hilbert ( ) ,
, di . , {αi}, {βi} , ,
χb,i . di χb,i i , ,
i , d, χb . χb
, ,
. 2.7 .
(Matrix Product State, MPS) .
21
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2.7 : A . ,
.
.
, 12 .
:
|Ψ〉 = 1√2(| ↑1〉| ↓2〉 − | ↓1〉| ↑2〉) (2.72)
. ,
|Ψ〉 =∑
i,j=↑,↓C1,i|i1〉C2,j |j2〉 (2.73)
{C} . ,
A(↑1) = (14√20), A(↓1) = (0
14√2), (2.74)
A(↑2) = (014√2)T, A(↓2) = (− 1
4√20)T (2.75)
, . ,
. ,
, Schmidt ( A)
|Ψ〉 =∑α
λα|ψα〉|φα〉 (2.76)
, . .
Schmidt [57]. , r − 1 r
Schmidt ( 2.8):
|Ψ〉 =χb∑α=1
λ[r−1]α |ψ[�r−1]
α 〉|ψ[r�]α 〉. (2.77)
, r−1 |ψ[�r−1]α 〉, r |ψ[r�]
α 〉 . λ[r−1]α
, . |ψ[r�]α 〉 r r + 1
22
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2.8 Schmidt : |Ψ〉 r − 1 r Schmidt .
2.9 Schmidt : Γ[r] .
2.10 : {Γ} {λ} .
Schmidt :
|ψ[r�]α 〉 =
χb∑β=1
d∑mr=1
Γ[r]αβ(mr)|mr〉λ[r]
β |ψ[r+1�]β 〉. (2.78)
, r r Hilbert , Γ[r]
( 2.9). ,
|Ψ〉αLβR=
∑{mi},{α},{β}
Γ[1]αLβ1
(m1)λ[1]β1α2
Γ[i]αiβi
(mi)λ[i]βiαi+1
Γ[N ]αNβR
(mN )|m1〉 |mi〉 |mN 〉
(2.79)
, 2.10 . , {A} {Γ} {λ}. {λ} , ,
.
2.3.2
iTEBD . iTEBD H
. n n . iTEBD
23
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
, . n
{Γ} {λ} . iMPS (infinite matrix product state) .
iMPS , |Ψ0〉 .
, |Ψ〉 :
|Ψ〉 = limτ→∞
exp(−Hτ)|Ψ0〉| exp(−Hτ)|Ψ0〉| . (2.80)
iMPS . n ,
dtU = exp(−Hdτ), dτ 1 (2.81)
, –Trotter [30] . ,
, . iMPS Γ[A], λ[A],Γ[B], λ[B]
.
H = HA +HB =∑
even i
Hi,i+1 +∑odd i
Hi,i+1 (2.82)
. , –Trotter
expH = limn→∞
(exp(
1
nHA) exp(
1
nHB)
)n
(2.83)
, iMPS UA = exp(−HAdτ) UB = exp(−HBdτ) ( 2.11).
dτ . ,
, . , iMPS ,
–Trotter
expH = limn→∞
(exp(
1
2nHA) exp(
1
nHB) exp(
1
2nHA)
)n
(2.84)
. , n . , –Trotter1n , –Trotter 1
n2 .
iMPS . , UA .
. 2.12 .
step1
UA . UA Γ[A],Γ[B] .
step2
Γ[A], λ[A],Γ[B], λ[B], UA , M :
Mαijβ =
d∑k,l=1
χb∑γ,δ,ε,ζ=1
λ[B]αγ Γ
[A]γδ (k)λ
[A]δε Γ
[B]εζ (l)λ
[B]ζβ U
[A]ij;kl. (2.85)
.
step3
24
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2.11 –Trotter : H U ,
HA, HB UA, UB
, M dχb × dχb ,
:
Mαi;βj =
dχb∑γ,δ=1
M[A]αi;γΛγδM
[B]δ;βj . (2.86)
Λ dχb . , dχb
χb . Λ
, λ[A] . , ( ) dχb M [A]
(M [B]) , .
X (Y ) .
step4
X 1 = λ[B]λ[B]−1, Y 1 = λ[B]−1λ[B] ,
λ[A] = λ[B]−1X, λ[B] = Y λ[B]−1 (2.87)
iMPS iMPS {Γ[A], λ[A], Γ[B], λ[B]} .
UA iMPS . UB . ,
, iMPS
.
2.3.3
|Ψ(0)〉 . ,
. t
|Ψ(t)〉 = exp(−iHt)|Ψ(0)〉 (2.88)
25
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2.12 iMPS : iMPS iMPS
.
. , iMPS
. , , t
|Ψ(t)〉 = exp
(−i
∫ t
0
H(t)dt
)|Ψ(0)〉 (2.89)
.
2.3.4
, .
S {ξi}, iMPS :
S = −χb∑i=1
λ2i lnλ
2i , (2.90)
ξi = − lnλ2i . (2.91)
, . i O[i] . , Schmidt
〈Ψ|O[i]|Ψ〉 =∑
α,β,j,k
(λα)2Γ
[j]α,βO
[i]j,k(Γ
[k]α,β)
∗(λβ)2 (2.92)
( 2.13). i O[i] , iMPS
. , i j
( 2.14). , iMPS |i− j| ,
.
26
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
2.13 i .
2.14 i j .
27
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
3
2.1 , Kitaev ( ) , Majorana
. ,
,
HGC =N∑i=1
(−JXZXσxi σ
zi+1σ
xi+2 + JY Y σy
i σyi+1 + JY ZY σy
i σzi+1σ
yi+2) (3.1)
. 3.1 ,
, 3.2 , ( )
. 3.3 , .
3.1
Lieb–Schultz–Mattis [55] , .
, ,
Fourier Bogoliubov .
XY , :
H =
N∑i=1
(−hσzi + JXXσx
i σxi+1 − JXZXσx
i σzi+1σ
xi+2 + JY Y σy
i σyi+1 + JY ZY σy
i σzi+1σ
yi+2). (3.2)
, Jordan–Wigner , Fourier
H = 2∑
0≤k≤π
[εk(c
†kck + c†−kc−k) + iδk(c
†kc
†−k + ckc−k)
](3.3)
.
εk = (JXZX − JY ZY ) cos 2k + (JXX + JY Y ) cos k − h, (3.4)
δk = (JXZX + JY ZY ) sin 2k + (JXX − JY Y ) sin k (3.5)
. Bogoliubov .
ηk = cosθk2ck − i sin
θk2c†−k, (3.6)
{ηk, η†k′} = δkk′ , (3.7)
tan θk = −δkεk
(3.8)
28
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
H =∑
0≤k≤π
Δk(η†kηk + η†−kη−k), (3.9)
Δk = 2√
ε2k + δ2k (3.10)
( E). |GS〉 Bogoliubov
ηk|GS〉 = 0, ∀k (3.11)
, Bogoliubov ( ) η†k .
Δk , Δk = 0 k ,
. , (3.2) ,
.
: XY
HXY =N∑i=1
(σxi σ
xi+1 + JY Y σy
i σyi+1) (3.12)
. (3.2) h = 0, JXX = 1, JXZX =
0, JY ZY = 0 . ,
εk = (1 + JY Y ) cos k, (3.13)
δk = (1− JY Y ) sin k (3.14)
1. k = 0, π
δk = 0 , Δk = 0 JY Y = −1
2. k = π2
εk = 0 , Δk = 0 JY Y = 1
3. k �= 0, π2 , π
Δk = 0 k .
JY Y = ±1 ( ) .
2:
HGC =N∑i=1
(−JXZXσxi σ
zi+1σ
xi+2 + JY Y σy
i σyi+1 + JY ZY σy
i σzi+1σ
yi+2) (3.15)
. (3.2) h = 0, JXX = 0
. . JXZX = 1 ,
3.1 . , (a) JY Y /JXZX = 0, JY ZY /JXZX = 1 (b)
JY Y /JXZX = −1, JY ZY /JXZX = 0 3.2 .
.
29
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
3.1 (3.15) : .
3.3 . C , C∗
, AF , F , P .
.
3.2
Fourier (3.3) , Bogoliubov–de Gennes
HBdG(k) :
HBdG(k) =
(εk iδk
−iδk −εk
). (3.16)
εk = (JXZX − JY ZY ) cos 2k + (JXX + JY Y ) cos k − h, (3.17)
δk = (JXZX + JY ZY ) sin 2k + (JXX − JY Y ) sin k (3.18)
. , .
(3.16) . Anderson [58]
(pseudospin) d(k)d(k) = εkez + δkey (3.19)
,HBdG(k) = d(k) · τ (3.20)
30
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
3.2 : (a) JY Y /JXZX = 0, JY ZY /JXZX = 1, (b)
JY Y /JXZX = −1, JY ZY /JXZX = 0 .
. , ey, ez y, z , τ Pauli
. , Anderson
d(k) =d(k)
|d(k)| = cos θkez + sin θkey (3.21)
. k Brillouin ( ) , d(k) yz
. , .
W
W =
∫B.Z.
dθk2π
(3.22)
. , k Brillouin d(k) yz
, . ,
εk = δk = 0 , .
. ,
, . ,
. , Majorana
[59]. 3.1 . yz
31
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
3.3 : εk, δk .
. W .
3.1 (a)JY Y /JXZX = 0, JY ZY /JXZX = 0 ( ), (b)JJY Y /JXZX =
−2.0, JY ZY /JXZX = 0 ( ), (c)JY Y /JXZX = −1, JY ZY /JXZX = −1 ( )
.
3.3 . k −π π ,
3.3 . (a) , (b) , (c)
.
32
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
3.3
3.1 .
.
HGC =
N∑i=1
(−JXZXσxi σ
zi+1σ
xi+2 + JY Y σy
i σyi+1 + JY ZY σy
i σzi+1σ
yi+2) (3.23)
3.4 (JXZX = 1). . ,
iTEBD . , 3.4 (JY Y /JXZX ∈ [−1.5, 0],
JY ZY /JXZX = 0.5) . χb 60
OXZX = limL→∞
(−1)L
⟨σx1σ
y2
⎛⎝L−2∏
j=3
σzj
⎞⎠σy
L−1σxL
⟩, (3.24)
OXX = limL→∞
〈σx1σ
xL〉, (3.25)
OY Y = limL→∞
〈σy1σ
yL〉 (3.26)
. 3.5 . ,
. , L = 200 ,
.
.
, . , 3.4
. JY Y /JXZX = 0, JY ZY /JXZX = −0.5 ,
. JY Y /JXZX 0 ,
JY Y /JXZX = 0.6 ( 3.6). ,
. ,
. ,
. , (C ) (P ) .
. JY Y /JXZX
JY Y /JXZX = 1.5 , .
, (y )
(AF(y) ) .
, 3.4 . (C∗) ,
( 3.7).
, JY ZY /JXZX = 1
, .
33
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
3.4 (3.23) : JXZX = 1 . C
, C∗ , AF , F , P
. . iTEBD
( 3.5).
( 3.6, 3.7).
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
-1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0
Ord
er
para
mete
rs
JYY
/JXZX
OXZX
OXX
OYY
3.5 : iTEBD , 3.4 (JY Y /JXZX ∈[−1.5, 0], JY ZY /JXZX = 0.5) (χb = 60).
OXZX , X OXX ,
Y OY Y .
34
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
0
1
2
3
4
5
0 0.5 1 1.5 2
ξ i
JYY
/JXZX
ξ1
ξ2
ξ3
ξ4
3.6 : 3.4 .
. (N =503 )
,
. , , ,
. , ,
. , ,
. , .
.
, ,
. 2.2, 2.3, 2.5 . ,
JXZX . ,
, ( 2.3). A B ,
.
.
, . 3.3
, , 2, ( ) 1, 0
. ,
.
. 3.4 (JY ZY /JXZX = JY Y /JXZX + 1)
k = 0 , (JY ZY = −JY Y + 1) k = ±π ,
(JY Y 2 − (1 − JY ZY 2)(1 + JY ZY ) = 0) k = arccos JY Y
2(1+JY ZY )
. , (JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0,−1) k = ±π4 ,± 3π
4
.
. JY Y /JXZX = 0, JY ZY /JXZX = 1
. ( 3.8) ,
35
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
1
2
3
4
5
6
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
ξ i
JYZY
/JXZX
ξ1
ξ2
ξ3
ξ4
ξ5
3.7 : 3.4 .
(JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 1) . (N =503
)
, 2 . , 3.2(a)
, Ising (4 × 12 ). ,
(JY Y /JXZX = 1, JY ZY /JXZX = 0) [54] ,32 . Ising (3× 1
2 ).
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
0 50 100 150 200 250
Lsub
SA(Lsub)2/3log(Lsub)+0.952
3.8 (JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 1)
: , 2 .
(N =503, Lsub = 249 )
36
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
4
,
HGC =N∑i=1
(−JXZXσxi σ
zi+1σ
xi+2 + JY Y σy
i σyi+1 + JY ZY σy
i σzi+1σ
yi+2) (4.1)
. , 4.1 . 4.2
. ,
,
.
4.1 Bogoliubov
Bogoliubov ( ) ,
, .
. .
, ,
.
. , .
2L .
P2L = 〈Ψ1Ψ2 Ψ2L−1Ψ2L〉 (4.2)
Pfaffian . Pfaffian
Pij = 〈ΨiΨj〉 (4.3)
, :
P2L =∑
π∈S<2L
(−1)πPπ(1)π(2)Pπ(3)π(4) Pπ(2L−1)π(2L) (4.4)
=
∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣
P1,2 P1,3 . . . P1,L P1,L+1 P1,L+2 . . . P1,2L
P2,3 . . . . . . P2,L+1 . . . . . . P2,2L
. . .... . . . . . .
.... . .
... . . . . . ....
PL,L+1 PL,L+2 . . . PL,2L
PL+1,L+2
.... . .
...P2L−1,2L
∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣
. (4.5)
37
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
, S<2L 2L S2L , :
π(2i− 1) < π(2i) π(2i− 1) < π(2j − 1), 1 ≤ i < j ≤ L. (4.6)
Pfaffian : (4.5) 2L
AdetA = (P2L)
2 (4.7)
. .
μ ημ
|k〉 = η†μ|0〉 (μ = 1, 2, . . . , N) (4.8)
. A B , (2.2.2
). , (2L− 2) A,B
〈ηkB1B2A3B3 AL−2BL−2AL−1ALη†k〉 (4.9)
. (2L− 2) .
〈AiAj〉 = −〈BiBj〉 = δij , (4.10)
〈AiBj〉 = −N∑
ν=1
φiνψjν , (4.11)
〈BiAj〉 =N∑
ν=1
ψiνφjν , (4.12)
〈ημAi〉 = 〈Aiη†μ〉 = φiμ, (4.13)
〈ημBi〉 = −〈Biη†μ〉 = −ψiμ, (4.14)
〈ημη†ν〉 = δμν (4.15)
. η . , ,
, 4.1 . (4.1)
(JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 0.5) ,
( 4.2, 4.3). ,
, (η1, η2) 0
. , |0〉, η†1|0〉, η†2|0〉, η†1η†2|0〉 . ,
, Bogoliubov
( 4.3 ). 4.3 ( )
. ,
. ,
, .
, . 4.4 , (4.1)
(JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 0.5) .
38
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
4.1 : .
0
1
0 10 20 30 40 50
OX
ZX(L
)
L
1st Bogolon excited state
4.2 Bogoliubov : C
(JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 0.5) . N =101.
0
1
0 10 20 30 40 50
OX
ZX(L
)
L
1st Bogolon excited state3rd Bogolon excited state
4.3 : C
(JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 0.5) . (
) Bogoliubov ( 4.2) .
,
. N =101.
k = 0,±π2 ,±π . , ,
.
4.2
,
. , , .
39
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
4.4 (JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 0.5)
: k = 0,±π2,±π .
, . ,
,
.
(C ) .
,
H1(t) = −JXZXN∑i=1
σxi σ
zi+1σ
xi+2 + J(t)
N∑i=1
σyi σ
zi+1σ
yi+2, (4.16a)
J(t)/JXZX = 2t/τ, t ∈ [0, τ ] (4.16b)
. τ = 0 .
, t = 0 Bogoliubov . , C
(C∗ ) (JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 1) t = 0.5τ
( 4.5, 4.6). , ,
,
. N =101 , .
, . t 0.5τ ,
Majorana , ,
( 4.7).
, Majorana , .
,
.
, . ,
25, 200 . , τ = 25 ,
( 4.8).
, .
.
40
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
4.5 (4.16)
:
.
4.6 :
t = 0.5τ , C C∗
.
, τ = 200 ( 4.9). ,
.
, .
, , τ = 25
. , τ = 200 4.3
. , τ
. , τ = 25 , ,
, .
, . ,
. 4.10 ,
.
.
41
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
4.7 (a)-(d) τ = 25, 50, 100, 200 .
. ,
.
0
0.5
1
0 10 20 30 40 50
OY
ZY(L
)
L
t=0.6τt=0.8τ
t=τ
4.8 τ = 25 , t
: ,
,
.
.
0
0.5
1
0 10 20 30 40 50
OY
ZY(L
)
L
t=0.6τt=0.8τ
t=τ
4.9 τ = 200 , t
: ,
.
42
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
1.5
2
2.5
3
3.5
4
0 10 20 30 40 50
SA
(L)
L
τ=25τ=50
τ=100τ=200
4.10 (t = τ)
:
.
4.11 .
. t = 0.5τ ,
. ,
. ,
. , ,
( 4.12).
1
2
3
4
5
0 0.25 0.5 0.75 1
SA
(t/τ
)
t/τ
τ=25τ=50
τ=100τ=200
4.11 : t = 0
(JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 0), t = τ (JY Y /JXZX , JY ZY /JXZX) = (0, 2)
.
43
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
1.6 1.8
2 2.2 2.4 2.6 2.8
3 3.2 3.4
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
SA
(Lsu
b)
JYZY
SA(Lsub)
4.12 :
. N = 103, Lsub = 49.
44
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
5
, , p
Kitaev ,
. , iTEBD ,
. , ,
.
. ,
, .
.
.
,
,
, .
45
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
A Schmidt
|Ψ〉 , A,B ( Hilbert
HA,HB) . , |Ψ〉 A,B
|Ψ〉 =χ∑
α=1
λα|φα〉A|ψα〉B ∈ HA ⊗ HB (A.1)
. λα Schmidt , ,
χ∑α=1
λ2α = 1, χ ≤ min(dimHA, dimHB) (A.2)
. Schmidt .
1
|Ψ〉 = 1
2√2
(|00〉+
√3|01〉+
√3|10〉+ |11〉
)(A.3)
=
√3 + 1
2√2
|φ1〉A|ψ1〉B +
√3− 1
2√2
|φ2〉A|ψ2〉B . (A.4)
|φ1〉A =1√2(|0〉A + |1〉A) , |φ2〉A =
1√2(|0〉A − |1〉A) (A.5)
A ,
|ψ1〉B =1√2(|0〉B + |1〉B) , |ψ2〉B =
1√2(−|0〉B + |1〉B) (A.6)
B .
2
|Ψ〉 = 1√3|00〉+ 1√
6|01〉 − i√
3|10〉 − i√
6|11〉 (A.7)
=1√6(|0〉A − i|1〉A)(
√2|0〉B + |1〉B) (A.8)
.
{λα} .
S ,
S = −χ∑
α=1
λ2α lnλ2
α (A.9)
. S 0 . (maximally entangled
state), Schmidt , lnχ .
46
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
B AKLT
1 Haldane .
, AKLT (Affleck, Kennedy, Lieb, and Tasaki) [52,53] :
H =N∑i=1
[Si · Si+1 +
1
3(Si · Si+1)
2 +2
3
]. (B.1)
, i i+ 1 1 Stot = 2
P 2i,i+1 , AKLT Valence Bond Solid (VBS) .
AKLT 2 . , 2 12
. , . , |α〉|α〉 ,
2∑α=1
|α〉|α〉 =2∑
α,β
Rαβ |α〉|β〉 (B.2)
R . , 2 12 S = 1
.
A(iL, iR) =∑
α,β,mi
Bαβ(mi)|mi〉〈αβ| (B.3)
=∑
β,γ,mi
Aβγ(mi)|mi〉〈γβ|, (B.4)
B =1√2
( √2|1〉 |0〉|0〉 √
2| − 1〉)
(B.5)
. , VBS
Aαβ(i) =1√2
( |0〉 √2| − 1〉
−√2|1〉 −|0〉
)(B.6)
. iMPS (2.3.1 )
Γ(1) =
(0 0−1 0
), Γ(0) =
1√2
(1 00 −1
), (B.7)
Γ(−1) =
(0 10 0
), λ =
1√2
(1 00 1
)(B.8)
. , ln 2 ,
.
47
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
C Majorana
Kitaev ( Ising ) [27]
H =N∑i=1
[−(c†i ci+1 + c†i+1ci)− (c†i c
†i+1 + ci+1ci)− 2hc†i ci
](C.1)
. , Bogoliubov
ημ =N∑i=1
(φiμ + ψiμ
2ci +
φiμ − ψiμ
2c†i
)(C.2)
. , N φμ, ψμ N φ,ψ μ (μ =
1, 2, . . . , N) , (Heisenberg ) :
{Eμψμ = (A+B)φμ, (C.3a)
Eμφμ = (A−B)ψμ. (C.3b)
, A B N
A =
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
−2h −1 0 . . . 0
−1 −2h −1. . .
...
0 −1. . .
. . ....
.... . .
. . .. . . −1
0 . . . . . . −1 −2h
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
, B =
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
0 −1 0 . . . 0
1 0 −1. . .
...
0 1. . .
. . ....
.... . .
. . .. . . −1
0 . . . . . . 1 0
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
(C.4)
. , φ ψ :
φTφ = IN , ψTψ = IN . (C.5)
, . m Em = 0 , (C.3)
: {0 = (A+B)φm, (C.6a)
0 = (A−B)ψm. (C.6b)
, 0 ≤ h < 1
φm = (1,−h, (−h)2, . . . )T , ψm = (. . . , (−h)2,−h, 1)T (C.7)
, .
48
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
D
, Ising
H(λ) =N∑i=1
(−σxi σ
zi+1σ
xi+2 + λσy
i σyi+1) (D.1)
Ising (Kramers–Wannier ). ,
μzi = σx
i σxi+1, μx
i =
i∏j=1
σzj , σx
N+1 = 1 (D.2)
−σxi σ
zi+1σ
xi+2 = μy
i μyi+1, σy
i σyi+1 = −μx
i−1μziμ
xi+1, μx
0 = 1 (D.3)
. ,
Hdual(λ) = λH
(1
λ
)(D.4)
[54]. λ = 1 .
, (XZX) z π (Y ZY )
H(λ) =N∑i=1
(−σxi σ
zi+1σ
xi+2 + λσy
i σzi+1σ
yi+2) (D.5)
z π , .
49
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
E Bogoliubov
Ising Jordan–Wigner
HTFIM = −N∑i=1
(σxi σ
xi+1 + λσz
i ) (E.1)
= −N∑i=1
[(c†i − ci)(c
†i+1 + ci+1) + λ(2c†i ci − 1)
](E.2)
= −N∑i=1
[(c†i ci+1 + c†i+1ci) + (c†i c
†i+1 + ci+1ci) + 2λ(c†i ci −
1
2)
](E.3)
, p Kitaev :
HKitaev =
N∑i=1
[−t(c†i ci+1 + c†i+1ci)− (Δc†i c
†i+1 +Δ∗ci+1ci)− μc†i ci
], (E.4)
t = Δ = Δ∗ = 1, μ = 2λ. (E.5)
P = (−1)∑N
i=1 c†i ci (E.6)
. P 2 = 1 P = ±1 . ( ) (
) .
Ising . , Fourier
cj =1√2π
∫ π
−π
dk eikjck (E.7)
,
HTFIM = 2
∫ π
−π
dk (− cos k − λ)c†kck − 2i
∫ π
−π
dk (sin k ckc−k − sin k c†−kc†k) (E.8)
. , Bogoliubov {ηk = ck cos θk − i c†−k sin θk, (E.9a)
η†−k = −i ck sin θk + c†−k cos θk (E.9b)
.
{ηk, η†k′} = δkk′ , tan 2θk = −δkεk
(E.10)
. ,
ε(k) = 2
√(cos k + λ)2 + sin2 k (−π < k ≤ π) (E.11)
50
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
, |Ψ0〉 η- , BCS :
|Ψ0〉 =∏k>0
(cos θk + sin θkc†kc
†−k)|0〉c. (E.12)
|0〉c c- .
Bogoliubov . Bogoliubov UB
UB = exp
[−i∑k>0
θk(c−kck − c†−kc†k)
](E.13)
. Baker–Campbell–Hausdorff
eABe−A = B + [A,B] +1
2![A, [A,B]] + . . . (E.14)
[AB,C] = A{B,C} − {A,C}B (E.15)
, UB Bogoliubov :
U−1B ηkUB = ck. (E.16)
|GS〉 Bogoliubov , c |0〉c|GS〉 = UB|0〉c (E.17)
.
Bogoliubov WB . , φ ψ
W± . W± ,
φ = expW+, ψ = expW− (E.18)
. , Bogoliubov WB
WB = exp
⎡⎣12
N∑i,j=1
(W+ −W−
2
)ij
(cicj + c†i c†j) +
N∑i,j=1
(W+ +W−
2
)ij
c†i cj
⎤⎦ (E.19)
:W−1
B ηiWB = ci. (E.20)
|GS〉 Bogoliubov , c |0〉c|GS〉 = WB|0〉c (E.21)
.
51
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
,
. ,
. , , , ,
. ,
, , ,
. .
, ,
.
52
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
[1] M. den Nijs and K. Rommels, Phys. Rev. B 40, 4709 (1989).
[2] Y. Hatsugai and M. Kohmoto, Phys. Rev. B 44, 11789 (1991).
[3] T. Kennedy and H. Tasaki, Phys. Rev. B 45, 304 (1992).
[4] K. Hida, Phys. Rev. B 45, 2207 (1992).
[5] M. Kohmoto and H. Tasaki, Phys. Rev. B 46, 3486 (1992).
[6] M. Oshikawa, J. Phys.: Condens. Matter 4, 7469 (1992).
[7] S. Yamamoto and S. Miyashita, Phys. Rev. B 48, 9528 (1993).
[8] K. Totsuka and M. Suzuki, J. Phys.: Condens. Matter 7, 1639 (1995).
[9] A. Kitaev and J. Preskill, Phys. Rev. Lett. 96, 110404 (2006).
[10] M. Levin and X. G. Wen, Phys. Rev. Lett. 96, 110405 (2006).
[11] S. Furukawa and G. Misguich, Phys. Rev. B 75, 214407 (2007).
[12] H.-C. Jiang, Z. Wang, and L. Balents, Nature Physics 8, 902 (2012).
[13] H. Li and M. Haldane, Phys. Rev. Lett. 101, 010504 (2008).
[14] F. Pollmann, A. M. Turner, E. Berg, and M. Oshikawa, Phys. Rev. B 81, 064439 (2010).
[15] K. Hasebe and K. Totsuka, Phys. Rev. B 84, 104426 (2011).
[16] J. I. Cirac, D. Poilblanc, N. Schuch, and F. Verstraete, Phys. Rev. B 83, 245134 (2011).
[17] J. Lou, S. Tanaka, H. Katsura, and N. Kawashima, Phys. Rev. B 84, 245128 (2011).
[18] M. Fagotti, P. Calabrese, and J. E. Moore, Phys. Rev. B 83, 045110 (2011).
[19] A. Sterdyniak, A. Chandran, N. Regnault, B. A. Bernevig, and P. Bonderson, Phys Rev.
B 85, 125308 (2012).
[20] S. Tanaka, R. Tamura, and H. Katsura, Phys. Rev. A 86, 032326 (2012).
[21] X.-L. Qi, H. Katsura, and A. W. W. Ludwig, Phys. Rev. Lett. 108, 196402 (2012).
[22] H. Nonne, M. Moliner, S. Capponi, P. Lecheminant, and K. Totsuka, Europhys. Lett.
102, 37008 (2013).
[23] L. Cincio and G. Vidal, Phys. Rev. Lett. 110, 067208 (2013).
[24] K. Shinjo, S. Sota, and T. Tohyama, Phys. Rev. B 91, 054401 (2015).
[25] , : AdS/CFT , ( , 2012).
[26] M. Natsuume, arXiv:1409.3575.
[27] A. Y. Kitaev, Physics-Usp. 44, 131 (2001).
[28] M. Leijnse and K. Flensberg, Semicond. Sci. Technol. 27, 124003 (2012).
[29] V. Mourik, K. Zuo, S. M. Frolov, S. R. Plissard, E. P. A. M. Bakkers, and L. P. Kouwen-
hoven, Science, 336, 1003 (2012).
[30] M. Suzuki, Prog. Theor. Phys. 46, 1337 (1971).
[31] R. Raussendorf and H. J. Briegel, Phys. Rev. Lett. 86, 5188 (2001).
53
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》
[32] R. Raussendorf, D. E. Browne, and H. J. Briegel, Phys. Rev. A 68, 022312 (2003).
[33] K. Fujii, Y. Nakata, M. Ohzeki, and M. Murao, Phys. Rev. Lett. 110, 120502 (2013).
[34] S. O. Skrøvseth and S. D. Bartlett, Phys Rev. A 80, 022316 (2009).
[35] J. K. Pachos and M. B. Plenio, Phys. Rev. Lett. 93, 056402 (2004).
[36] C. Becker, P. Soltan-Panahi, J. Kronjager, S. Dorscher, K. Bongs, and K. Sengstock,
New J. Phys. 12, 065025 (2010).
[37] A. Polkovnikov, K. Sengupta, A. Silva, and M. Vengalattore, Rev. Mod. Phys. 83, 863
(2011).
[38] J. Dziarmaga, Adv. Phys. 59, 1063 (2010).
[39] E. Canovi, E. Ercolessi, P. Naldesi, L. Taddia, and D. Vodola, Phys. Rev. B 89, 104303
(2014).
[40] W. H. Zurek, U. Dorner, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 95, 105701 (2005).
[41] A. Bermudez, L. Amico, and M. A. Martin-Delgado, New. J. Phys. 12, 055014 (2010).
[42] G. Kells, D. Sen, J. K. Slingerland, and S. Vishveshwara, Phys. Rev. B 89, 235130
(2014).
[43] S. Hegde, V. Shivamoggi, S. Vishveshwara, and D. Sen, arXiv:1412.5255.
[44] , : , ( , 2014).
[45] , , ( , 2014).
[46] J. I. Latorre, E. Rico, and G. Vidal, Quant. Inf. Comput. 4, (2004) 48-92.
[47] , , , III: , ( , 2002).
[48] R. Orus and G. Vidal, Phys. Rev. B 78, 155117 (2008).
[49] R. White, Phys. Rev. Lett. 69, 2863 (1992).
[50] C. Holzhey, F. Larsen, and F. Wilczek, Nucl. Phys. B 424, (1994) 443.
[51] P. Calabrese and J. Cardy, J. Stat. Mech. (2004) P06002.
[52] I. Affleck, T. Kennedy, E. H. Lieb, and H. Tasaki, Phys. Rev. Lett. 59, 799 (1987).
[53] I. Affleck, T. Kennedy, E. H. Lieb, and H. Tasaki, Commun. Math. Phys. 115, 583
(1988).
[54] P. Smacchia, L. Amico, P. Facchi, R. Fazio, G. Florio, S. Pascazio, and V. Vedral, Phys.
Rev. A 84, 022304 (2011).
[55] E. Lieb, T. Schultz, and D. Mattis, Ann. Phys. (N.Y.) 16, 407 (1961).
[56] T. Caneva, R. Fazio, and E. Santoro, Phys. Rev. B 76, 144427 (2007).
[57] G. Vidal, Phys. Rev. Lett. 98, 070201 (2007).
[58] P. W. Anderson, Phys. Rev. 110, 827 (1958).
[59] Y. Niu, S. B. Chung, C.-H. Hsu, I. Mandal, S. Raghu, and S. Chakravarty, Phys. Rev.
B 85, 035110 (2012).
54
物性研究・電子版 Vol. 4, No. 4, 044601 (2015年11月号)《修士論文》