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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2020.tde-27102020-193428
Document
Author
Full name
Artur Machado Lacerda
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Landi, Gabriel Teixeira (President)
Drumond, Raphael Campos
Pereira, Rodrigo Gonçalves
Title in Portuguese
Transporte em cadeias quânticas fora do equilíbrio com potenciais quasiperiódicos
Keywords in Portuguese
Cadeias quânticas fora do equilíbrio
Localização de Anderson
Potenciais quasiperiódicos
Sistemas quânticos abertos
Transporte quântico
Abstract in Portuguese
Sistemas quasiperiódicos unidimensionais tem sido um extenso objeto de pesquisa, tanto para físicos quanto para matemáticos. Esse interesse é movido, principalmente, pelas interessantes propriedades de localização desses sistemas e a natureza fractal dos espectros de energia. O mais paradigmático desses sistemas é o modelo de Aubry-André-Harper (AAH), que é bem conhecido por apresentar um transição de localização quando a força do potencial é aumentada, em que seus autoestados vão de estendidos para localizados. As propriedades de localização dos autoestados provocam consequências dramáticas no regime de transporte do sistema. Nesta dissertação, utilizamos simulações numéricas para estudar as propriedades de transporte de cadeias fermiônicas acopladas a banhos térmicos nas extremidades, sujeitas a duas escolhas de potenciais quasiperiódicos: o modelo AAH e o modelo de Fibonacci. O regime de transporte é classificado verificando-se a dependência da corrente de partícula com o tamanho do sistema no estado estacionário de não-equilíbrio (NESS), que calculamos numericamente. O trabalho focou-se principalmente na interação entre os potenciais quasiperiódicos e dephasing. Mostramos que apesar da ação do ruído de dephasing sempre induzir um comportamente difusivo, as propriedades de transporte do sistema ainda são visivelmente afetadas pelas propriedades de localização dos autoestados. Essa influência é refletida na dependência da constante de difusão com a constante de acoplamente com os banhos de dephasing. Em particular, mostramos que, na fase localizada do modelo AAH e na fase subdifusiva do modelo de Fibonacci, a ação do ruído de dephasing pode levar a um aumento do transporte, isto é, um valor de corrente maior em comparação com o caso sem dephasing.
Title in English
Transport in boundary-driven quantum chains with quasiperiodic potentials
Keywords in English
Anderson localization
Boundary-driven chains
Open quantum systems
Quantum transport
Quasiperiodic potentials
Abstract in English
One dimensional quasiperiodic systems have been a vibrant topic of theorical research for physicists and mathematicians alike, owing to their highly non-trivial localization properties and the fractal nature of their energy spectrum. The most paradigmatic of such systems, the Aubry-André-Harper (AAH) model, is well known for suffering a localization transition when the potential strength is increased, in which its eigenstates go from extended to localized, similarly to Anderson phase transition which occurs in disordered three-dimensional systems. The localization of the eigenstates has dramatic effects in the transport regime of the system. In this dissertation, we used numerical simulations to study the transport properties of boundary-driven fermionic quantum chains subject to two choices for the on-site potential: the aforementioned AAH model and the Fibonacci model. The transport regime is classified via the scaling of the particle current with the system size in the non-equilibrium steady state (NESS), which we calculate numerically. Our main focus was the interplay between the quasiperiodic potential and dephasing noise. We showed that even though dephasing always leads to diffusive behaviour, the transport properties of the system are still visibly affected by localization properties of the eigenstates when the coupling to dephasing is small. This influence is reflected in the scaling of the diffusion constant with the coupling. In particular, we showed that, in the localized phase of the AAH model and in the subdifusive phase of the Fibonacci model, dephasing noise may actually lead to an enhanced transport, that is, a larger value of the current compared to the zero dephasing case.
 
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Publishing Date
2020-11-11
 
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