We conduct a computational statistical study of nonequilibrium processes with and without small-world interactions. We first investigate the motion of a passive random walker on growing nonequilibrium one-dimensional surfaces with or without small-world connections. The walker always moves to a higher connected site on the evolving surface. The surfaces examined are related to the evolution of parallel discrete-event simulations, with or without small-world connections. We have also examined the Kim-Kosterlitz surface growth model. In particular, we study the probability distribution function of the distance between the walker and the global maximum of the surface at saturation. We find that the availability of small-world connections for either the surface or the walker dramatically changes this probability distribution function. We next report of the lifetime of the metastable state of the square-lattice Ising model. We have used a macroscopic meanield dynamic using the density of states from a modified Wang-Landau sampling procedure. The Wang-Landau sampling, was used to give the density of states g, either as a function of two parameters, g(E,M), or as a function of only the magnetization, g(M). From the density of states the constrained free energy, F(m) , is calculated. Using a macroscopic meanield dynamic, constrained to having only single spin flips, we obtain the lifetime, tau, of the metastable state with and without small-world connections. From F(m) we obtain the exact first-passage time, tau Comparisons to recent predictions of the droplet theory of nucleation and growth will be made.

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Neste trabalho estudamos alguns modelos estocásticos reversíveis e irreversíveis por meio de varias técnicas que incluem expansões em serie, simulações numéricas e métodos analíticos. Primeiramente, construímos uma expansão supercrítica para a densidade do processo de contato em uma dimensão, que fornece a taxa crítica e o expoente crítico pelo método de aproximantes de Pad´e. Depois, examinamos um modelo de pilha de areia com restrição de altura assimétrico que apresenta fluxo de partículas não-nulo no estado estacionário e suas propriedades criticas são determinadas em função do parâmetro de assimetria p. Finalmente, estudamos de forma analítica o modelo de Glauber linear, que é idêntico, em uma dimensão, ao modelo de Glauber. Em qualquer numero de dimensões, e possível obter uma expressão para a susceptibilidade do modelo de Glauber linear a partir da expansao em s´erie perturbativa, cujos coeficientes são determinados em todas as ordens. Também discutimos como generalizar esse método para obter expansões em série para o modelo de Glauber em duas dimensões. / In this work we study some reversible and irreversible stochastic models using various techniques that include series expansions, numerical simulations and analytical methods. Firstly we write a supercritical series expansion of the particle density of the one-dimensional contact process, which gives us the critical annihilation rate and critical exponent ¯ after using the Pad´e approximants method. Secondly we examine the assimetric height restricted sandpile model, which presents a non-zero particle flux at the stationary active state and its critical properties are determined as a function of the assimetry parameter p. Finally we study analitically the linear Glauber model, which is identical in one dimension to the Glauber model. It is possible in any dimension to obtain an expression of the susceptibility of the linear Glauber model from a perturbative series expansion in which the coefficients can be determined at all orders. We also discuss how to generalize the method in order to obtain a series expansion for the Glauber model in two dimensions.

Nosso objeto de estudo são os sistemas de spins com interações de longo alcance; em particular, estamos interessados em sistemas cuja probabilidade invariante é o modelo de Ising em A^S, onde A = {-1, 1} é o espaço de spins e S = Z^d é o espaço de sítios. Apresentamos dois resultados originais que são consequências da aplicação de algoritmos de simulação perfeita e de acoplamento no contexto da construção deste tipo de sistemas e de suas respectivas probabilidades invariantes. / Our object of interest are spin systems with long-range interactions. As a special case, we are interested in systems whose invariant measure is the Ising model on A^S, where A = {-1, 1} is the space of spins and S = Z^d is the space of sites. We present two original results that are byproducts of the application of Perfect Simulation and Coupling algorithms in the context of the construction of these spin systems and their respective invariant measures.

Estudamos nesta dissertação o conteúdo de operadores da cadeia quântica do modelo XY anisotrópico com interações de três spins (XY triplete anisotrópico). Verificamos que, como no caso de interações de dois spins, este modelo pode ser visto como uma superposição de duas cadeias quânticas Ising, que neste caso apresentam interações de três spins (Ising triplete). Como conseqüência, todo o conteúdo de operadores do modelo XY triplete é obtido através de um estudo sistemático do conteúdo de operadores do Ising triplete o que é feito numericamente explorando-se as relações entre as lacunas de massa e as dimensões anômalas dos operadores do modelo, previstas pela invariância conforme. / We study in this work the operator content of the staggered XY model quantum chain with three-spin interactions (staggered XY triplet). We verified that, as quantum Ising chains, but in this case with three-spin interactions (Ising triplet). It is possible therefore to obtain all the operator content of the XY triplet model by a systematic numerical analysis of the Ising triplet´s operator content, which follows by exploiting the relations between the mass gap amplitudes and the anomalous dimension of the operators of the model, predicted by conformal invariance.

Nosso objeto de estudo são os sistemas de spins com interações de longo alcance; em particular, estamos interessados em sistemas cuja probabilidade invariante é o modelo de Ising em A^S, onde A = {-1, 1} é o espaço de spins e S = Z^d é o espaço de sítios. Apresentamos dois resultados originais que são consequências da aplicação de algoritmos de simulação perfeita e de acoplamento no contexto da construção deste tipo de sistemas e de suas respectivas probabilidades invariantes. / Our object of interest are spin systems with long-range interactions. As a special case, we are interested in systems whose invariant measure is the Ising model on A^S, where A = {-1, 1} is the space of spins and S = Z^d is the space of sites. We present two original results that are byproducts of the application of Perfect Simulation and Coupling algorithms in the context of the construction of these spin systems and their respective invariant measures.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:07:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VANUSA_ BEZERRA_ PACHECO.pdf: 1062027 bytes, checksum: 0625cb2a00e9f5171bb97d813a81f04d (MD5) Previous issue date: 2006-12-01 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Neste trabalho investigamos o diagrama de fase do modelo de Ising de spin ½ aleatoriamente decorado nos planos de um filme fino de tamanho L. As interações nos planos simula a interação cobre-cobre (Cu-Cu) numa rede cúbica simples antiferromagnética, onde entre os vértices da rede coloca-se um spin decorador aleatoriamente distribuído, que simula o íon de oxigênio no plano de cobre-oxigênio (CuO2) de valor ½ e interagindo ferromagneticamente com os íons de cobre, provocando assim o fenômeno de frustração. Para este estudo, utilizamos a técnica do operador diferencial em aglomerado com um íon em conjunto com a aproximação do campo efetivo. Através dos diagramas de fase (formúla), onde (formúla) , que representa a relação das energias de interação ferromagnética da superfície com o bulk é possível notar um ponto multicrítico (formúla) que corresponde ao caso em que tanto a superfície quanto o bulk estão ordenados a um dado valor de concentração e valores para os parâmetros de frustrações (formúla) (parâmetro de frustração da superfície) e (formúla) (parâmetro de frustração do bulk). Para valores Δ < Δc, o sistema apresenta-se com bulk ordenado e a superfície desordenada, isto significa que a temperatura crítica do bulk ( b ) c T é maior que a temperatura crítica da superfície ( s ) c T , no entanto para Δ >Δc a superfície está ordenada e o bulk desordenado, isto é, . E para (formúla) verificamos que para determinados valores de concentração encontramos para qualquer valor de Δ os mesmos valores de temperaturas críticas.

Neste trabalho estudamos alguns modelos estocásticos reversíveis e irreversíveis por meio de varias técnicas que incluem expansões em serie, simulações numéricas e métodos analíticos. Primeiramente, construímos uma expansão supercrítica para a densidade do processo de contato em uma dimensão, que fornece a taxa crítica e o expoente crítico pelo método de aproximantes de Pad´e. Depois, examinamos um modelo de pilha de areia com restrição de altura assimétrico que apresenta fluxo de partículas não-nulo no estado estacionário e suas propriedades criticas são determinadas em função do parâmetro de assimetria p. Finalmente, estudamos de forma analítica o modelo de Glauber linear, que é idêntico, em uma dimensão, ao modelo de Glauber. Em qualquer numero de dimensões, e possível obter uma expressão para a susceptibilidade do modelo de Glauber linear a partir da expansao em s´erie perturbativa, cujos coeficientes são determinados em todas as ordens. Também discutimos como generalizar esse método para obter expansões em série para o modelo de Glauber em duas dimensões. / In this work we study some reversible and irreversible stochastic models using various techniques that include series expansions, numerical simulations and analytical methods. Firstly we write a supercritical series expansion of the particle density of the one-dimensional contact process, which gives us the critical annihilation rate and critical exponent ¯ after using the Pad´e approximants method. Secondly we examine the assimetric height restricted sandpile model, which presents a non-zero particle flux at the stationary active state and its critical properties are determined as a function of the assimetry parameter p. Finally we study analitically the linear Glauber model, which is identical in one dimension to the Glauber model. It is possible in any dimension to obtain an expression of the susceptibility of the linear Glauber model from a perturbative series expansion in which the coefficients can be determined at all orders. We also discuss how to generalize the method in order to obtain a series expansion for the Glauber model in two dimensions.

Estudamos nesta dissertação o conteúdo de operadores da cadeia quântica do modelo XY anisotrópico com interações de três spins (XY triplete anisotrópico). Verificamos que, como no caso de interações de dois spins, este modelo pode ser visto como uma superposição de duas cadeias quânticas Ising, que neste caso apresentam interações de três spins (Ising triplete). Como conseqüência, todo o conteúdo de operadores do modelo XY triplete é obtido através de um estudo sistemático do conteúdo de operadores do Ising triplete o que é feito numericamente explorando-se as relações entre as lacunas de massa e as dimensões anômalas dos operadores do modelo, previstas pela invariância conforme. / We study in this work the operator content of the staggered XY model quantum chain with three-spin interactions (staggered XY triplet). We verified that, as quantum Ising chains, but in this case with three-spin interactions (Ising triplet). It is possible therefore to obtain all the operator content of the XY triplet model by a systematic numerical analysis of the Ising triplet´s operator content, which follows by exploiting the relations between the mass gap amplitudes and the anomalous dimension of the operators of the model, predicted by conformal invariance.

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzún / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-16T15:57:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_PriscilaFerrariSilveira_M.pdf: 3441309 bytes, checksum: ac0fe3faa7642e9a7ef8330049e33761 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A descrição da dinâmica quântica de sistemas de muitos corpos é um ingrediente chave para a computação quântica. No presente projeto, propomos o estudo da dinâmica em cadeias finitas de spin 1/2 na presença de impurezas ou defeitos. O modelo adotado será o de Ising quântico com campo transverso, do qual é possível obter o espectro de forma exata na presença de uma impureza. A dinâmica do sistema é movida exclusivamente por flutuações quânticas, cuja origem é o Princípio da Incerteza. Investigamos a relaxação de estados iniciais caracterizados por uma magnetização espacialmente não homogênea e que não possuam hipóteses sobre a proximidade com o estado de equilíbrio. Dessa forma, a matriz densidade inicial será dependente apenas de uma única coordenada espacial. A investigação então é realizada através da grandeza de interesse, a saber, a evolução temporal do valor médio das componentes de Fourier da magnetização, (SzQ)t. Soluções exatas, tanto analíticas quanto numéricas, são obtidas. Um dos objetivos iniciais deste trabalho consiste na busca de processos de relaxação lentos. Para os casos de solução analítica (impurezas periódica e antiperiódica) observamos relaxações oscilatórias e amortecidas por uma lei de potência no tempo do tipo (t/tQ)-vQ, onde tQ e vQ são dois parâmetros livres e Q é o número de onda associado a cada componente de Fourier. Há uma criticalidade no expoente vQ, o qual muda de 3/2 para 1/2 para certos valores de Q críticos. Por outro lado, para os casos de solução numérica (impurezas arbitrárias), os processos de relaxação são distintos daqueles citados acima. Os estados iniciais analisados são do tipo produto direto ferromagnético com um único spin virado, próximo ou distante da impureza. Neste caso, as evoluções temporais oscilam em torno deum valor médio não nulo e há uma larga faixa de valores de Q na qual os modos não se extinguem completamente / Abstract: The description of many body systems quantum dynamics is a key ingredient for quantum computation. In the present project we study finite spin-1/2 chains dynamic properties in the presence of impurities or defects. We adopt the quantum Ising model with transverse field, of which it is possible to obtain the energy spectrum by exact calculations in the presence of one impurity. The system dynamics is driven exclusively by quantum fluctuations, whose origin is the Uncertainty Principle. We investigate the relaxation of initial states characterized by spatially inhomogeneous magnetization without any hypothesis about the proximity with the equilibrium state. Thus, the initial density matrix will be dependent of only one spatial coordinate. The investigation then is realized through the temporal evolution of the magnetization's Fourier components. Exact solutions, analytical and numerical, are obtained. One of the goals of this work consist in the search of slow relaxation processes. For the analytical cases (periodic and anti-periodic impurities) we observe oscillatory relaxations with a decay given by a power law in time (t/tQ)-vQ, where tQ and vQ are two free parameters and Q is the wave number associated to a Fourier component. There is a criticality in the exponent vQ: its value changes from 3/2 to 1/2 for certain critical values of Q. On the other hand, for the numerical cases (arbitrary impurities), the relaxation processes are distinct from the cases cited above. The initial state analyzed is a ferromagnetic direct product with only one flipped spin, near or far from the impurity. In this case, the temporal evolutions oscillate around a finite mean value and there is a large interval of Q values in which the modes do not extinguish completely / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestra em Física