Quantum quench for the biaxial spin system

Abstract

Dynamical non-equilibrium effects after a quantum quench in a quantum spin system, which permits exact analytical solution in both closed and open cases, are studied. The exact analytic results are obtained for the biaxial paramagnet, both for the “easy axis”- and the “easy-plane”-like situations, and for the field directed along both principal axes of the system. Quantum quench of the external magnetic field produces a nonlinear response. For the closed system the average magnetic moment oscillates with time and with the final value of the external field. Such oscillations exist also for the open system, connected to the bath, in the dynamical regime. For the steady-state regime in the open case the oscillations are damped. Non-equilibrium effects yield specific hysteresis phenomena in the considered single spin system.

Досліджено динамічні нерівноважні ефекти після квантового гартування в квантових спінових системах, які допускають точні аналітичні рішення як в закритому, так і у відкритому випадках. Точні аналітичні рішення отримані для двовісного парамагнетика як в легкоплощинних, так і легковісній ситуаціях і для поля, прикладеного вздовж двох головних осей системи. Квантове гартування зовнішнім магнітним полем призводить до нелінійного відгуку. Для закритої системи середній магнітний момент осцилює із часом та з фінальним значенням зовнішнього поля. Такі осциляції існують також і у відкритій системі, що контактує з термостатом, в динамічному режимі. Для сталого режиму у відкритій системі осциляції пригнічені. Нерівноважні ефекти створюють специфічні гістерезисні явища в даній моноспіновій системі.

Исследованы динамические неравновесные эффекты после квантовой закалки в квантовых спиновых системах, которые допускают точные аналитические решения как в закрытом, так и в открытом случаях. Точные аналитические решения получены для двуосного парамагнетика как в легкоплоскостной, так и легкоосной ситуациях и для поля, приложенного вдоль двух главных осей системы. Квантовая закалка внешним магнитным полем приводит к нелинейному отклику. Для закрытой системы средний магнитный момент осциллирует со временем и с финальным значением внешнего поля. Такие осцилляции существуют также и в открытой системе, контактирующей с термостатом, в динамическом режиме. Для установившегося режима в открытой системе осцилляции подавлены. Неравновесные эффекты создают специфические гистерезисные явления в рассматриваемой моноспиновой системе.