Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Abstract: Quantum spin systems are caracterized by huge spaces of states, whose dimensions grow exponentially with the particles number. If following the preparation of the initial state, the system is kept isolated from external variables, it will develop a unitary time evolution according to Schrödinger equation or to Liouville equation. The system is driven exclusively by quantum uctuations, whose origin is the Uncertainty Principle. The evolution of a quantum state or a physical observable or mathematical nonobservable operator mean values may involve all states of the whole space of states, or big or small fractions of the total number of states. The analysis of the relaxation of a spin system from an arbitrary initial state to the equilibrium has to cope in general with the difficulty of requiring an extraordinarily great number of eigenstates and eigenvalues. In this work the main interest is centered on the evolution of magnetization¿s Fourier components in low dimensional systems of spins 1/2, whose interactions be given by the exchange modeled by Heisenberg Hamiltonians with axial anisotopy, XXZ. Exact solutions, analitic or numeric, are obtained. This is the continuation of work done in our research group which dealt with XY Hamiltonian families. In the analysis of the systems with the Hamiltonian XXZ, it was specially analysed the subspace defined by null total magnetization and the subspace defined by one spin wave, where chains up to 14 and 1200 were treated, respectively. There are emergence of fast and slow relaxation processes, which depend on the interations and on the initial state, and which result from destructive or constructive quantum interferences. Connections between the presence of those processes and the energy spectrum structure is discussed. Finally, the time evolution of some measures of global entanglement from initial states in the subspace of one spin wave are analised: the considered dynamics creates global entanglement until each entanglement measure reaches a saturation / Made available in DSpace on 2018-09-24T18:24:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_JulioGarcia_D.pdf: 5851086 bytes, checksum: fe9467d4e143df319d98e75ddb334401 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os sistemas quânticos de spin são caracterizados por espaços de estados muito grandes, cujas dimensões crescem exponencialmente com o número de partículas. Se após a preparação do estado inicial, o sistema for mantido isolado de variáveis externas, desenvolve-se uma evolução temporal unitária prescrita pela equação de Schrödinger ou pela equação de Liouville. O sistema é movido exclusivamente por flutuações quânticas, as quais têm sua origem no Princípio da Incerteza. A evolução de um estado quântico ou de valores médios de observáveis físicos ou de operadores matemáticos não observáveis pode envolver todos os estados do espaço de estados, ou frações grandes ou pequenas do número total de estados. A análise da relaxação de um sistema de spins desde um estado inicial arbitrário até o equilíbrio apresenta a dificuldade de requerer em geral um número extraordinariamente grande de auto-estados e autovalores. Neste trabalho o maior interesse está na evolução das componentes de Fourier da magnetização em sistemas de baixa dimensão espacial, com spins 1/2 e cujas interações sejam dadas pela troca modelada por Hamiltonianos de Heisenberg com anisotropia axial, XXZ. Serão obtidas soluções exatas: numéricas ou analíticas. A motivação proveio de trabalhos anteriores realizados no grupo de pesquisa referentes a famílias do Hamiltoniano XY. Ao se considerar o Hamiltoniano XXZ, analisou-se especialmente o subespaço definido por magnetização total nula e o subespa¸ co de uma onda de spin, onde trataram-se cadeias com até 14 e 1200 sítios, respectivamente. Há emergência de processos rápidos e lentos de relaxação, os quais dependem das interações e do estado inicial, e resultam de interferência quântica destrutiva ou construtiva. Serão discutidas conexões entre a presença desses processos e a estrutura do espectro de energia. Finalmente serão analisadas as evoluções temporais de algumas medidas de emaranhamento global, a partir de estados contidos no subespaço de uma onda de spin: a dinâmica considerada cria emaranhamento global até cada medida atingir uma saturação / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work analyzes the fermionic Ising spin glass model in a transverse magnetic field. The problem is written in the Grand Canonical ensemble with the spin operators represented by bilinear combinations of fermionic fields. The transverse field is a spin "flip" mechanism and inserts quantum fluctuations, which can lead the transition temperature Tj to quantum critical point (QCP). In this case, the phase transition from spin glass to paramagnetic phases occurs in T = o. On the other hand, charge fluctuations controlled by chemical potentiall-L show the existence of a tricritical point. The replica method with replica symmetry and static approximation are used to solve this problem. However, the replica symmetry solution shows some problems, like negative entropy in low temperatures. Thus, the stability conditions are derived to test the generated solution of this IDodel. The main purpose of this work is to study the competition between spin glass and paramagnetic phases with both quantum and charge fluctuations. After the stability conditions are derived, a detailed sight into the generated solution is shown under the form of diagrams phase. The stability conditions, however, show another applications in the present problem, once they can be used, for instance, in the tricritical point derivation. / o presente trabalho analisa o modelo vidro de spin Ising com um campo transverso, descrito no ensemble grande canônico, em uma formulação fermiônica, em que os operadores de spin são escritos como uma combinação bilinear de operadores de criação e destruição. Neste modelo, o campo transverso r é um mecanismo de "fiipagem" dos spins, que insere fiutuações de natureza quântica, que podem conduzir a temperatura de transição Tf ao ponto crítico quântico (PCQ). Neste caso, a transição de fase vidro de spin-paramagnética ocorre em T = O. Por outro lado, fiutuações de carga controladas pelo potencial químico mostram a existência de um ponto tricrítico. O método das réplicas com simetria de réplicas e a aproximação estática são usados para resolver este problema. Contudo, a solução com simetria de réplicas apresenta certos problemas na fase vidro de spin como, por exemplo, entropia negativa em baixas temperaturas. Desta forma, as condições de estabilidade são derivadas para testar a solução gerada pelo modelo. O objetivo geral é observar os efeitos combinados das fiutuações quânticas e de carga na competição entre as fase paramagnética e vidro de spin. A partir das condições de estabilidade, as soluções geradas pela simetria de réplicas são vistas detalhadamente na forma de diagramas de fase. As condições de estabilidade, todavia, mostram outras aplicações no presente problema, uma vez que podem, inclusive, ser utilizadas na derivação do ponto tricrítico.