Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Emergent Anomalous Hydrodynamics at Infinite Temperature in a Long-Range XXZ Model

Published 26 Mar 2024 in quant-ph, cond-mat.quant-gas, and cond-mat.stat-mech | (2403.17912v1)

Abstract: The conventional wisdom suggests that transports of conserved quantities in non-integrable quantum many-body systems at high temperatures are diffusive. However, we discover a counterexample of this paradigm by uncovering anomalous hydrodynamics in a spin-1/2 XXZ chain with power-law couplings. This model, classified as non-integrable due to its Wigner-Dyson level-spacing statistics in the random matrix theory, exhibits a surprising superdiffusive-ballistic-superdiffusive transport transition by varying the power-law exponent of couplings for a fixed anisotropy. Our findings are verified by multiple observables, including the spin-spin autocorrelator, mean-square displacement, and spin conductivity. Interestingly, we further quantify the degree of quantum chaos using the Kullback-Leibler divergence between the entanglement entropy distributions of the model's eigenstates and a random state. Remarkably, an observed local maximum in the divergence near the transition boundary suggests a link between anomalous hydrodynamics and a suppression of quantum chaos. This work offers another deep understanding of emergent anomalous transport phenomena in a wider range of non-integrable quantum many-body systems

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (47)
  1. A. Schuckert, I. Lovas, and M. Knap, Phys. Rev. B 101, 020416 (2020).
  2. M. Ljubotina, M. Žnidarič, and T. c. v. Prosen, Phys. Rev. Lett. 122, 210602 (2019).
  3. M. Dupont and J. E. Moore, Phys. Rev. B 101, 121106 (2020).
  4. R. Steinigeweg, J. Gemmer, and W. Brenig, Phys. Rev. B 91, 104404 (2015).
  5. V. B. Bulchandani, S. Gopalakrishnan, and E. Ilievski, Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2021, 084001 (2021).
  6. J. W. Bush and A. U. Oza, Reports on Progress in Physics 84, 017001 (2020).
  7. S. Gopalakrishnan and R. Vasseur, Reports on Progress in Physics 86, 036502 (2023).
  8. R. Menu and T. Roscilde, Phys. Rev. Lett. 124, 130604 (2020).
  9. J. Richter and A. Pal, Phys. Rev. Res. 4, L012003 (2022).
  10. X. Zotos, Phys. Rev. Lett. 82, 1764 (1999).
  11. B. Kloss and Y. Bar Lev, Phys. Rev. A 99, 032114 (2019).
  12. B. Kloss and Y. Bar Lev, Phys. Rev. B 102, 060201 (2020).
  13. C. Gross and I. Bloch, Science 357, 995 (2017).
  14. S. E. Anderson, K. C. Younge, and G. Raithel, Phys. Rev. Lett. 107, 263001 (2011).
  15. A. Browaeys and T. Lahaye, Nature Physics 16, 132 (2020).
  16. R. Blatt and C. F. Roos, Nature Physics 8, 277 (2012).
  17. C. Schneider, D. Porras, and T. Schaetz, Reports on Progress in Physics 75, 024401 (2012).
  18. M. Žnidarič, Phys. Rev. Lett. 110, 070602 (2013).
  19. M. Lu, N. Q. Burdick, and B. L. Lev, Phys. Rev. Lett. 108, 215301 (2012).
  20. M. Saffman, T. G. Walker, and K. Mølmer, Rev. Mod. Phys. 82, 2313 (2010).
  21. A. L. Burin, Phys. Rev. B 92, 104428 (2015).
  22. P. Hauke and L. Tagliacozzo, Phys. Rev. Lett. 111, 207202 (2013).
  23. J. Ren, W.-L. You, and X. Wang, Phys. Rev. B 101, 094410 (2020).
  24. I. Frérot, P. Naldesi, and T. Roscilde, Phys. Rev. B 95, 245111 (2017).
  25. V. Zaburdaev, S. Denisov, and J. Klafter, Rev. Mod. Phys. 87, 483 (2015).
  26. M. Srednicki, Phys. Rev. E 50, 888 (1994).
  27. J. M. Deutsch, Phys. Rev. A 43, 2046 (1991).
  28. T. A. Elsayed and B. V. Fine, Phys. Rev. Lett. 110, 070404 (2013a).
  29. R. Steinigeweg, J. Gemmer, and W. Brenig, Phys. Rev. Lett. 112, 120601 (2014a).
  30. C. Bartsch and J. Gemmer, Phys. Rev. Lett. 102, 110403 (2009).
  31. S. Sugiura and A. Shimizu, Phys. Rev. Lett. 111, 010401 (2013).
  32. T. Iitaka and T. Ebisuzaki, Phys. Rev. E 69, 057701 (2004).
  33. L. Vidmar and M. Rigol, Phys. Rev. Lett. 119, 220603 (2017).
  34. T. A. Elsayed and B. V. Fine, Phys. Rev. Lett. 110, 070404 (2013b).
  35. P. Weinberg and M. Bukov, SciPost Phys. 2, 003 (2017).
  36. J. Haegeman, T. J. Osborne, and F. Verstraete, Phys. Rev. B 88, 075133 (2013).
  37. A. Wietek and A. M. Läuchli, Phys. Rev. E 98, 033309 (2018).
  38. H. Kim and D. A. Huse, Phys. Rev. Lett. 111, 127205 (2013).
  39. J. Hauschild and F. Pollmann, SciPost Phys. Lect. Notes , 5 (2018).
  40. T. Chanda, R. Yao, and J. Zakrzewski, Phys. Rev. Res. 2, 032039 (2020a).
  41. S. Goto and I. Danshita, Phys. Rev. B 99, 054307 (2019).
  42. D. J. Luitz, N. Laflorencie, and F. Alet, Phys. Rev. B 93, 060201 (2016).
  43. F. D. M. Haldane, Phys. Rev. Lett. 60, 635 (1988).
  44. B. S. Shastry, Physical review letters 60, 639 (1988).
  45. J. F. Rodriguez-Nieva, C. Jonay, and V. Khemani, arXiv:2305.11940  (2023).
  46. J. D. Nardis, D. Bernard, and B. Doyon, SciPost Phys. 6, 049 (2019).
  47. H. Singh, R. Vasseur, and S. Gopalakrishnan, Phys. Rev. Lett. 130, 046001 (2023).

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Sign Up to Summarize

Paper to Video (Beta)

No one has generated a video about this paper yet.

Sign Up to Generate All Videos Subscribe on YouTube

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Sign Up to Generate

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Generate Now

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Generate Now

Authors (3)

  1. Ang Yang 
  2. Jinlou Ma 
  3. Lei Ying 

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

Sign Up

Tweets

Sign up for free to view the 1 tweet with 0 likes about this paper.

Sign Up for Free