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Towards quantum simulation of Sachdev-Ye-Kitaev model

Science Bulletin 2020年第14期65卷 1170-1176,M0003,M0004页

作者： Ye Cao Yi-Neng Zhou Ting-Ting Shi Wei Zhang School of Physics Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Department of Physics Renmin University of ChinaBeijing 100872China Beijing Key Laboratory of Opto-electronic Functional Materials and Micro-nano Devices Renmin University of ChinaBeijing 100872China

We study a simplified version of the Sachdev-Ye-Kitaev(SYK) model with real interactions by exact diagonalization. Instead of satisfying a continuous Gaussian distribution, the interaction strengths are assumed to be chosen from discrete values with a finite separation. A quantum phase transition from a chaotic state to an integrable state is observed by increasing the discrete separation. Below the critical value, the discrete model can well reproduce various physical quantities of the original SYK model,including the volume law of the ground-state entanglement, level distribution, thermodynamic entropy,and out-of-time-order correlation(OTOC) functions. For systems of size up to N=20, we find that the transition point increases with system size, indicating that a relatively weak randomness of interaction can stabilize the chaotic phase. Our findings significantly relax the stringent conditions for the realization of SYK model, and can reduce the complexity of various experimental proposals down to realistic ranges.

关键词： Sachdev-Ye-Kitaev model Ground-state entanglement Gaussian orthogonal ensemble out-of-time-order correlation

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