Entanglement entropy dynamics of Heisenberg chains

By means of the time dependent density matrix renormalization group algorithm we study the zero-temperature dynamics of the Von Neumann entropy of a block of spins in a Heisenberg chain after a sudden quench in the anisotropy parameter. In the absence of any disorder the block entropy increases linearly with time and then saturates. We analyse the velocity of propagation of the entanglement as a function of the initial and final anisotropies and compare our results, wherever possible, with those obtained by means of conformal field theory. In the disordered case we find a slower ( logarithmic) evolution which may signal the onset of entanglement localization.

Entanglement Spectrum, Critical Exponents and Order Parameters in Quantum Spin Chains

We investigate the entanglement spectrum near criticality in finite quantum spin chains. Using finite size scaling we show that when approaching a quantum phase transition, the Schmidt gap, i.e., the difference between the two largest eigenvalues of the reduced density matrix ?1, ?2, signals the critical point and scales with universal critical exponents related to the relevant operators of the corresponding perturbed conformal field theory describing the critical point. Such scaling behavior allows us to identify explicitly the Schmidt gap as a local order parameter.

Entanglement properties of spin models in triangular lattices

The different quantum phases appearing in strongly correlated systems as well as their transitions are closely related to the entanglement shared between their constituents. In 1D systems, it is well established that the entanglement spectrum is linked to the symmetries that protect the different quantum phases. This relation extends even further at the phase transitions where a direct link associates the entanglement spectrum to the conformal field theory describing the former. For 2D systems much less is known. The lattice geometry becomes a crucial aspect to consider when studying entanglement and phase transitions. Here, we analyze the entanglement properties of triangular spin lattice models by also considering concepts borrowed from quantum information theory such as geometric entanglement.

Équations différentielles issues des vecteurs singuliers des représentations de l'algèbre de Virasoro

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La structure de Jordan des matrices de transfert des modèles de boucles et la relation avec les hamiltoniens XXZ

Les modèles sur réseau comme ceux de la percolation, d’Ising et de Potts servent à décrire les transitions de phase en deux dimensions. La recherche de leur solution analytique passe par le calcul de la fonction de partition et la diagonalisation de matrices de transfert. Au point critique, ces modèles statistiques bidimensionnels sont invariants sous les transformations conformes et la construction de théories des champs conformes rationnelles, limites continues des modèles statistiques, permet un calcul de la fonction de partition au point critique. Plusieurs chercheurs pensent cependant que le paradigme des théories des champs conformes rationnelles peut être élargi pour inclure les modèles statistiques avec des matrices de transfert non diagonalisables. Ces modèles seraient alors décrits, dans la limite d’échelle, par des théories des champs logarithmiques et les représentations de l’algèbre de Virasoro intervenant dans la description des observables physiques seraient indécomposables. La matrice de transfert de boucles D_N(λ, u), un élément de l’algèbre de Temperley- Lieb, se manifeste dans les théories physiques à l’aide des représentations de connectivités ρ (link modules). L’espace vectoriel sur lequel agit cette représentation se décompose en secteurs étiquetés par un paramètre physique, le nombre d de défauts. L’action de cette représentation ne peut que diminuer ce nombre ou le laisser constant. La thèse est consacrée à l’identification de la structure de Jordan de D_N(λ, u) dans ces représentations. Le paramètre β = 2 cos λ = −(q + 1/q) fixe la théorie : β = 1 pour la percolation et √2 pour le modèle d’Ising, par exemple. Sur la géométrie du ruban, nous montrons que D_N(λ, u) possède les mêmes blocs de Jordan que F_N, son plus haut coefficient de Fourier. Nous étudions la non diagonalisabilité de F_N à l’aide des divergences de certaines composantes de ses vecteurs propres, qui apparaissent aux valeurs critiques de λ. Nous prouvons dans ρ(D_N(λ, u)) l’existence de cellules de Jordan intersectorielles, de rang 2 et couplant des secteurs d, d′ lorsque certaines contraintes sur λ, d, d′ et N sont satisfaites. Pour le modèle de polymères denses critique (β = 0) sur le ruban, les valeurs propres de ρ(D_N(λ, u)) étaient connues, mais les dégénérescences conjecturées. En construisant un isomorphisme entre les modules de connectivités et un sous-espace des modules de spins du modèle XXZ en q = i, nous prouvons cette conjecture. Nous montrons aussi que la restriction de l’hamiltonien de boucles à un secteur donné est diagonalisable et trouvons la forme de Jordan exacte de l’hamiltonien XX, non triviale pour N pair seulement. Enfin nous étudions la structure de Jordan de la matrice de transfert T_N(λ, ν) pour des conditions aux frontières périodiques. La matrice T_N(λ, ν) a des blocs de Jordan intrasectoriels et intersectoriels lorsque λ = πa/b, et a, b ∈ Z×. L’approche par F_N admet une généralisation qui permet de diagnostiquer des cellules intersectorielles dont le rang excède 2 dans certains cas et peut croître indéfiniment avec N. Pour les blocs de Jordan intrasectoriels, nous montrons que les représentations de connectivités sur le cylindre et celles du modèle XXZ sont isomorphes sauf pour certaines valeurs précises de q et du paramètre de torsion v. En utilisant le comportement de la transformation i_N^d dans un voisinage des valeurs critiques (q_c, v_c), nous construisons explicitement des vecteurs généralisés de Jordan de rang 2 et discutons l’existence de blocs de Jordan intrasectoriels de plus haut rang.

Exposants géométriques des modèles de boucles dilués et idempotents des TL-modules de la chaîne de spins XXZ

Cette thèse porte sur les phénomènes critiques survenant dans les modèles bidimensionnels sur réseau. Les résultats sont l'objet de deux articles : le premier porte sur la mesure d'exposants critiques décrivant des objets géométriques du réseau et, le second, sur la construction d'idempotents projetant sur des modules indécomposables de l'algèbre de Temperley-Lieb pour la chaîne de spins XXZ. Le premier article présente des expériences numériques Monte Carlo effectuées pour une famille de modèles de boucles en phase diluée. Baptisés "dilute loop models (DLM)", ceux-ci sont inspirés du modèle O(n) introduit par Nienhuis (1990). La famille est étiquetée par les entiers relativement premiers p et p' ainsi que par un paramètre d'anisotropie. Dans la limite thermodynamique, il est pressenti que le modèle DLM(p,p') soit décrit par une théorie logarithmique des champs conformes de charge centrale c(\kappa)=13-6(\kappa+1/\kappa), où \kappa=p/p' est lié à la fugacité du gaz de boucles \beta=-2\cos\pi/\kappa, pour toute valeur du paramètre d'anisotropie. Les mesures portent sur les exposants critiques représentant la loi d'échelle des objets géométriques suivants : l'interface, le périmètre externe et les liens rouges. L'algorithme Metropolis-Hastings employé, pour lequel nous avons introduit de nombreuses améliorations spécifiques aux modèles dilués, est détaillé. Un traitement statistique rigoureux des données permet des extrapolations coïncidant avec les prédictions théoriques à trois ou quatre chiffres significatifs, malgré des courbes d'extrapolation aux pentes abruptes. Le deuxième article porte sur la décomposition de l'espace de Hilbert \otimes^nC^2 sur lequel la chaîne XXZ de n spins 1/2 agit. La version étudiée ici (Pasquier et Saleur (1990)) est décrite par un hamiltonien H_{XXZ}(q) dépendant d'un paramètre q\in C^\times et s'exprimant comme une somme d'éléments de l'algèbre de Temperley-Lieb TL_n(q). Comme pour les modèles dilués, le spectre de la limite continue de H_{XXZ}(q) semble relié aux théories des champs conformes, le paramètre q déterminant la charge centrale. Les idempotents primitifs de End_{TL_n}\otimes^nC^2 sont obtenus, pour tout q, en termes d'éléments de l'algèbre quantique U_qsl_2 (ou d'une extension) par la dualité de Schur-Weyl quantique. Ces idempotents permettent de construire explicitement les TL_n-modules indécomposables de \otimes^nC^2. Ceux-ci sont tous irréductibles, sauf si q est une racine de l'unité. Cette exception est traitée séparément du cas où q est générique. Les problèmes résolus par ces articles nécessitent une grande variété de résultats et d'outils. Pour cette raison, la thèse comporte plusieurs chapitres préparatoires. Sa structure est la suivante. Le premier chapitre introduit certains concepts communs aux deux articles, notamment une description des phénomènes critiques et de la théorie des champs conformes. Le deuxième chapitre aborde brièvement la question des champs logarithmiques, l'évolution de Schramm-Loewner ainsi que l'algorithme de Metropolis-Hastings. Ces sujets sont nécessaires à la lecture de l'article "Geometric Exponents of Dilute Loop Models" au chapitre 3. Le quatrième chapitre présente les outils algébriques utilisés dans le deuxième article, "The idempotents of the TL_n-module \otimes^nC^2 in terms of elements of U_qsl_2", constituant le chapitre 5. La thèse conclut par un résumé des résultats importants et la proposition d'avenues de recherche qui en découlent.

Quantum current algebra for the AdS(5) x S(5) superstring

The sigma model describing the dynamics of the superstring in the AdS(5) x S(5) background can be constructed using the coset PSU(2, 2 vertical bar 4)/SO(4, 1) x SO(5). A basic set of operators in this two dimensional conformal field theory is composed by the left invariant currents. Since these currents are not (anti) holomorphic, their OPE`s is not determined by symmetry principles and its computation should be performed perturbatively. Using the pure spinor sigma model for this background, we compute the one-loop correction to these OPE`s. We also compute the OPE`s of the left invariant currents with the energy momentum tensor at tree level and one loop.

Phase diagram and spectral properties of a new exactly integrable spin-1 quantum chain

The spectral properties and phase diagram of the exactly integrable spin-1 quantum chain introduced by Alcaraz and Bariev are presented. The model has a U(1) symmetry and its integrability is associated with an unknown R-matrix whose dependence on the spectral parameters is not of a different form. The associated Bethe ansatz equations that fix the eigenspectra are distinct from those associated with other known integrable spin models. The model has a free parameter t(p). We show that at the special point t(p) = 1, the model acquires an extra U(1) symmetry and reduces to the deformed SU(3) Perk-Schultz model at a special value of its anisotropy q = exp(i2 pi/3) and in the presence of an external magnetic field. Our analysis is carried out either by solving the associated Bethe ansatz equations or by direct diagonalization of the quantum Hamiltonian for small lattice sizes. The phase diagram is calculated by exploring the consequences of conformal invariance on the finite-size corrections of the Hamiltonian eigenspectrum. The model exhibits a critical phase ruled by the c = 1 conformal field theory separated from a massive phase by first-order phase transitions.

N=2 sigma models for Ramond-Ramond backgrounds

Using the U(4) hybrid formalism, manifestly N = (2,2) worldsheet supersymmetric sigma models are constructed for the type-IIB superstring in Ramond-Ramond backgrounds. The Kahler potential in these N = 2 sigma models depends on four chiral and antichiral bosonic superfields and two chiral and antichiral fermionic superfields. When the Kahler potential is quadratic, the model is a free conformal field theory which describes a flat ten-dimensional target space with Ramond-Ramond flux and non-constant dilaton. For more general Kahler potentials, the model describes curved target spaces with Ramond-Ramond flux that are not plane-wave backgrounds. Ricci-flatness of the Kahler metric implies the on-shell conditions for the background up to the usual four-loop conformal anomaly.

Multitrace operators and the generalized AdS/CFT prescription

We show that multitrace interactions can be consistently incorporated into an extended AdS conformal field theory (CFT) prescription involving the inclusion of generalized boundary conditions and a modified Legendre transform prescription. We find new and consistent results by considering a self-contained formulation which relates the quantization of the bulk theory to the AdS/CFT correspondence and the perturbation at the boundary by double-trace interactions. We show that there exist particular double-trace perturbations for which irregular modes are allowed to propagate as well as the regular ones. We perform a detailed analysis of many different possible situations, for both minimally and nonminimally coupled cases. In all situations, we make use of a new constraint which is found by requiring consistency. In the particular nonminimally coupled case, the natural extension of the Gibbons-Hawking surface term is generated.

N = 2 sigma models for Ramond-Ramond backgrounds

Using the U(4) hybrid formalism, manifestly N = (2,2) worldsheet supersymmetric sigma models are constructed for the type-IIB superstring in Ramond-Ramond backgrounds. The Kahler potential in these N = 2 sigma models depends on four chiral and antichiral bosonic superfields and two chiral and antichiral fermionic superfields. When the Kahler potential is quadratic, the model is a free conformal field theory which describes a flat ten-dimensional target space with Ramond-Ramond flux and non-constant dilaton. For more general Kahler potentials, the model describes curved target spaces with Ramond-Ramond flux that are not plane-wave backgrounds. Ricci-flatness of the Kahler metric implies the on-shell conditions for the background up to the usual four-loop conformal anomaly. © SISSA/ISAS 2002.

Teoria de campo da supercorda aberta

Pós-graduação em Física - IFT

Pulsating strings from two-dimensional CFT on (T-4)(N)/S(N)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Finite-size corrections of the entanglement entropy of critical quantum chains

Using the density matrix renormalization group, we calculated the finite-size corrections of the entanglement alpha-Renyi entropy of a single interval for several critical quantum chains. We considered models with U(1) symmetry such as the spin-1/2 XXZ and spin-1 Fateev-Zamolodchikov models, as well as models with discrete symmetries such as the Ising, the Blume-Capel, and the three-state Potts models. These corrections contain physically relevant information. Their amplitudes, which depend on the value of a, are related to the dimensions of operators in the conformal field theory governing the long-distance correlations of the critical quantum chains. The obtained results together with earlier exact and numerical ones allow us to formulate some general conjectures about the operator responsible for the leading finite-size correction of the alpha-Renyi entropies. We conjecture that the exponent of the leading finite-size correction of the alpha-Renyi entropies is p(alpha) = 2X(epsilon)/alpha for alpha > 1 and p(1) = nu, where X-epsilon denotes the dimensions of the energy operator of the model and nu = 2 for all the models.

Entanglement of excited states in critical spin chains

Renyi and von Neumann entropies quantifying the amount of entanglement in ground states of critical spin chains are known to satisfy a universal law which is given by the conformal field theory (CFT) describing their scaling regime. This law can be generalized to excitations described by primary fields in CFT, as was done by Alcaraz et al in 2011 (see reference [1], of which this work is a completion). An alternative derivation is presented, together with numerical verifications of our results in different models belonging to the c = 1, 1/2 universality classes. Oscillations of the Renyi entropy in excited states are also discussed.