605 resultados para Chaîne de spins XXZ
Resumo:
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.
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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.
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Artifacts in the form of cross peaks have been observed along two- and three-quantum diagonals in single-quantum two-dimensional correlated (COSY) spectra of several peptides and oligonucleotides. These have been identified as due to the presence of a non-equilibrium state of kind I (a state describable by populations which differ from equilibrium) of strongly coupled spins carried over from one experiment to the next in the COSY algorithm.
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NMR spectra of molecules oriented in thermotropic liquid crystalline media provide information on the molecular structure and order. The spins are generally strongly dipolar coupled and the spectral analyse require the tedious and time consuming numerical iterative calculations. The present study demonstrates the application of multiple quantum spin state selective detection of single quantum transitions for mimicking the homonuclear decoupling and the direct estimation of an element of ordering matrix. This information is utilized to estimate the nearly accurate starting dipolar couplings for iterative calculations. The studies on the spectra of strongly dipolar coupled five and six interacting spin systems are reported.
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Knowledge of the physical properties of asteroids is crucial in many branches of solar-system research. Knowledge of the spin states and shapes is needed, e.g., for accurate orbit determination and to study the history and evolution of the asteroids. In my thesis, I present new methods for using photometric lightcurves of asteroids in the determination of their spin states and shapes. The convex inversion method makes use of a general polyhedron shape model and provides us at best with an unambiguous spin solution and a convex shape solution that reproduces the main features of the original shape. Deriving information about the non-convex shape features is, in principle, also possible, but usually requires a priori information about the object. Alternatively, a distribution of non-convex solutions, describing the scale of the non-convexities, is also possible to be obtained. Due to insufficient number of absolute observations and inaccurately defined asteroid phase curves, the $c/b$-ratio, i.e., the flatness of the shape model is often somewhat ill-defined. However, especially in the case of elongated objects, the flatness seems to be quite well constrained, even in the case when only relative lightcurves are available. The results prove that it is, contrary to the earlier misbelief, possible to derive shape information from the lightcurve data if a sufficiently wide range of observing geometries is covered by the observations. Along with the more accurate shape models, also the rotational states, i.e., spin vectors and rotation periods, are defined with improved accuracy. The shape solutions obtained so far reveal a population of irregular objects whose most descriptive shape characteristics, however, can be expressed with only a few parameters. Preliminary statistical analyses for the shapes suggests that there are correlations between shape and other physical properties, such as the size, rotation period and taxonomic type of the asteroids. More shape data of, especially, the smallest and largest asteroids, as well as the fast and slow rotators is called for in order to be able to study the statistics more thoroughly.
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Geometric phases have been used in NMR to implement controlled phase shift gates for quantum-information processing, only in weakly coupled systems in which the individual spins can be identified as qubits. In this work, we implement controlled phase shift gates in strongly coupled systems by using nonadiabatic geometric phases, obtained by evolving the magnetization of fictitious spin-1/2 subspaces, over a closed loop on the Bloch sphere. The dynamical phase accumulated during the evolution of the subspaces is refocused by a spin echo pulse sequence and by setting the delay of transition selective pulses such that the evolution under the homonuclear coupling makes a complete 2 pi rotation. A detailed theoretical explanation of nonadiabatic geometric phases in NMR is given by using single transition operators. Controlled phase shift gates, two qubit Deutsch-Jozsa algorithm, and parity algorithm in a qubit-qutrit system have been implemented in various strongly dipolar coupled systems obtained by orienting the molecules in liquid crystal media.
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We derive the Langevin equations for a spin interacting with a heat bath, starting from a fully dynamical treatment. The obtained equations are non-Markovian with multiplicative fluctuations and concommitant dissipative terms obeying the fluctuation-dissipation theorem. In the Markovian limit our equations reduce to the phenomenological equations proposed by Kubo and Hashitsume. The perturbative treatment on our equations lead to Landau-Lifshitz equations and to other known results in the literature.
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The effect of dipolar cross correlation in 1H---1H nuclear Overhauser effect experiments is investigated by detailed calculation in an ABX spin system. It is found that in weakly coupled spin systems, the cross-correlation effects are limited to single-quantum transition probabilities and decrease in magnitude as ωτc increases. Strong coupling, however, mixes the states and the cross correlations affect the zero-quantum and double-quantum transition probabilities as well. The effect of cross correlation in steady-state and transient NOE experiments is studied as a function of strong coupling and ωτc. The results for steady-state NOE experiments are calculated analytically and those for transient NOE experiments are calculated numerically. The NOE values for the A and B spins have been calculated by assuming nonselective perturbation of all the transitions of the X spin. A significant effect of cross correlation is found in transient NOE experiments of weakly as well as strongly coupled spins when the multiplets are resolved. Cross correlation manifests itself largely as a multiplet effect in the transient NOE of weakly coupled spins for nonselective perturbation of all X transitions. This effect disappears for a measuring pulse of 90° or when the multiplets are not resolved. For steady-state experiments, the effect of cross correlation is analytically zero for weakly coupled spins and small for strongly coupled spins.
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We report a single C-13 spin edited selective proton-proton correlation experiment to decipher overcrowded 13C coupled proton NMR spectra of weakly dipolar coupled spin systems. The experiment unravels the masked C-13 satellites in proton spectrum and permits the measurement of one bond carbon-proton residual dipolar couplings in I3S and for each diastereotopic proton in I2S groups. It also provides all the possible homonuclear proton-proton residual couplings which are otherwise difficult to extract from the broad and featureless one dimensional H-1 spectrum, in addition to enantiodifferentiation in a chiral molecule. Employment of heteronuclear (C-13) decoupling in the evolution period results in complete demixing of overlapped signals from enantiomers. The observed anomalous intensity pattern in strongly dipolar coupled methyl protons in methyl selective correlation experiment has been interpreted using polarization operator formalism. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.
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One of the significant advancements in Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR) in combating the problem of spectral complexity for deriving the structure and conformational information is the incorporation of additional dimension and to spread the information content in a two dimensional space. This approach together with the manipulation of the dynamics of nuclear spins permitted the designing of appropriate pulse sequences leading to the evolution of diverse multidimensional NMR experiments. The desired spectral information can now be extracted in a simplified and an orchestrated manner. The indirect detection of multiple quantum (MQ) NMR frequencies is a step in this direction. The MQ technique has been extensively used in the study of molecules aligned in liquid crystalline media to reduce spectral complexity and to determine molecular geometries. Unlike in dipolar coupled systems, the size of the network of scalar coupled spins is not big in isotropic solutions and the MQ 1H detection is not routinely employed,although there are specific examples of spin topology filtering. In this brief review, we discuss our recent studies on the development and application of multiple quantum correlation and resolved techniques for the analyses of proton NMR spectra of scalar coupled spins.
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We report an experimental study of recently formulated entropic Leggett-Garg inequality (ELGI) by Usha Devi et al. Phys. Rev. A 87, 052103 (2013)]. This inequality places a bound on the statistical measurement outcomes of dynamical observables describing a macrorealistic system. Such a bound is not necessarily obeyed by quantum systems, and therefore provides an important way to distinguish quantumness from classical behavior. Here we study ELGI using a two-qubit nuclear magnetic resonance system. To perform the noninvasive measurements required for the ELGI study, we prepare the system qubit in a maximally mixed state as well as use the ``ideal negative result measurement'' procedure with the help of an ancilla qubit. The experimental results show a clear violation of ELGI by over four standard deviations. These results agree with the predictions of quantum theory. The violation of ELGI is attributed to the fact that certain joint probabilities are not legitimate in the quantum scenario, in the sense they do not reproduce all the marginal probabilities. Using a three-qubit system, we also demonstrate that three-time joint probabilities do not reproduce certain two-time marginal probabilities.
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We study the null orbifold singularity in 2+1 d flat space higher spin theory as well as string theory. Using the Chern-Simons formulation of 2+1 d Einstein gravity, we first observe that despite the singular nature of this geometry, the eigenvalues of its Chern-Simons holonomy are trivial. Next, we construct a resolution of the singularity in higher spin theory: a Kundt spacetime with vanishing scalar curvature invariants. We also point out that the UV divergences previously observed in the 2-to-2 tachyon tree level string amplitude on the null orbifold do not arise in the at alpha' -> infinity limit. We find all the divergences of the amplitude and demonstrate that the ones remaining in the tensionless limit are physical IR-type divergences. We conclude with a discussion on the meaning and limitations of higher spin (cosmological) singularity resolution and its potential connection to string theory.
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We give a review on (a) elements of (2 + 1)-dimensional gravity, (b) some aspects of its relation to Chern-Simons theory, (c) its generalization to couple higher spins, and (d) cosmic singularity resolution as an application in the context of flat space higher spin theory. A knowledge of the Einstein-Hilbert action, classical non-Abelian gauge theory and some (negotiable amount of) maturity are the only pre-requisites.