Publication

Majorana diagrammatics for quantum spin-1/2 models

2026

Résumé

A diagrammatic formalism for lattices of 1/2 is developed. It is based on an unconstrained mapping between spin and Majorana operators. This allows the use of standard tools of diagrammatic quantum many-body theory without requiring projections. We derive, in particular, the Feynman rules for the expansion around a color-preserving mean-field theory. We then present the numerical results obtained by computing the corrections up to second order for the Heisenberg model in one and two dimensions, showing that perturbative corrections are not only numerically important, but also qualitatively improve the results of mean-field theory. These results pave the way for the use of Majorana diagrammatic tools in theoretical and numerical studies of quantum spin systems.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/59017041-2e7a-4d1f-8db3-a524fbbbecfe

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Concepts associés (32)

Analyse numérique

L’analyse numérique est une discipline à l'interface des mathématiques et de l'informatique. Elle s’intéresse tant aux fondements qu’à la mise en pratique des méthodes permettant de résoudre, par des calculs purement numériques, des problèmes d’analyse mathématique. Plus formellement, l’analyse numérique est l’étude des algorithmes permettant de résoudre numériquement par discrétisation les problèmes de mathématiques continues (distinguées des mathématiques discrètes).

Calcul numérique d'une intégrale

En analyse numérique, il existe une vaste famille d’algorithmes dont le but principal est d’estimer la valeur numérique de l’intégrale définie sur un domaine particulier pour une fonction donnée (par exemple l’intégrale d’une fonction d’une variable sur un intervalle). Ces techniques procèdent en trois phases distinctes : Décomposition du domaine en morceaux (un intervalle en sous-intervalles contigus) ; Intégration approchée de la fonction sur chaque morceau ; Sommation des résultats numériques ainsi obtenus.

Spin

Le 'spin' () est, en physique quantique, une des propriétés internes des particules, au même titre que la masse ou la charge électrique. Comme d'autres observables quantiques, sa mesure donne des valeurs discrètes et est soumise au principe d'incertitude. C'est la seule observable quantique qui ne présente pas d'équivalent classique, contrairement, par exemple, à la position, l'impulsion ou l'énergie d'une particule. Il est toutefois souvent assimilé au moment cinétique (cf de cet article, ou Précession de Thomas).

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