Dinamica quantistica non lineare multispin senza entanglement

Abstract degli autori

Presentiamo un approccio distinto per estendere al regime quantistico la dinamica atomistica classica degli spin, per spin $s$ arbitrario, basato su un \textit{ansatz} variazionale a stato prodotto che include stati locali puri e misti. Per costruzione, l’entanglement tra siti — che in molti materiali reali dovrebbe rimanere trascurabile anche su scale temporali molto brevi — è escluso, mentre gli effetti quantistici locali sono mantenuti grazie alla struttura non classica degli operatori densità per $s\geq 1$. La dinamica non lineare deriva sia dall’interdipendenza tra gli stati locali in campo medio, sia dai termini dissipativi dipendenti dallo stato. Il quadro teorico recupera la dinamica classica degli spin per $s=\frac{1}{2}$, consentendo al contempo una dinamica locale genuinamente quantistica per spin più alti. Chiarisce l’origine variazionale e geometrica della non equivalenza tra la dinamica quantistica di Landau-Lifshitz e quella di Landau-Lifshitz-Gilbert, fornisce un criterio per la loro equivalenza tramite una riscalatura temporale comune, stabilisce collegamenti con la teoria classica attraverso due limiti qualitativamente distinti ($s\to\infty$ e un numero elevato di spin quantistici $N$) e consente simulazioni realistiche della dinamica quantistica degli spin nei materiali, con complessità $\mathcal{O}(N)$.