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2024 article

Extraction of important degrees of freedom in quantum dynamics using singular value decomposition: Application to linear optical spectrum in two-dimensional Mott insulators

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Rattachement africain : jp. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

We propose a new approach to extract the important degrees of freedom in quantum dynamics induced by an external stimulus. We calculate the coefficient matrix numerically, where the $i\ensuremath{-}l$ element of the matrix is the coefficient of the $l\mathrm{th}$ basis state at the $i\mathrm{th}$ discretized time in the solution of the time-dependent Schr\"odinger equation induced by the external stimulus. By performing a randomized singular value decomposition of the coefficient matrix, a practically exact solution is obtained using a linear combination of the important modes, where the number of modes is much smaller than the dimensions of the Hilbert space in many cases. We apply this method to the analysis of the light absorption spectrum in two-dimensional (2D) Mott insulators using an effective model of the 2D Hubbard model in the strong interaction case. From the dynamics induced by an ultrashort weak light pulse, we find that the practically exact light absorption spectrum can be reproduced by as few as 1000 energy eigenstates in the $1.7\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{7}$-dimension Hilbert space of a 26-site cluster. These one-photon active energy eigenstates are classified into free holon and doublon (H-D) and localized H-D states. In the free H-D states, the main effect of the spin degrees of freedom on the transfer of a holon (H) and a doublon (D) is the phase shift, and the H and the D move freely. In the localized H-D states, an H and a D are localized with relative distances of $\sqrt{5}$ or $\sqrt{13}$. The antiferromagnetic (AF) spin orders in the localized H-D states are much stronger than those in the free H-D states, and the charge localization is of magnetic origin. There are sharp peaks caused by excitations to the localized H-D states below the broad band caused by excitations to the free H-D states in the light absorption spectrum.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Extraction of important degrees of freedom in quantum dynamics using singular value decomposition: Application to linear optical spectrum in two-dimensional Mott insulators
Date Crossref
15/05/2024
Éditeur
American Physical Society (APS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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