Breakdown of Quantum Chaos in the Staggered-Field XXZ Chain: Confinement and Meson Formation
Notice bibliographique
Résumé
Confinement of fractionalized excitations can strongly restructure many-body spectra. We investigate this phenomenon in the gapped spin-$\frac{1}{2}$ XXZ chain subject to a staggered field, where spinons bind into domain-wall ``mesons'' deep in the antiferromagnetic phase. We present evidence that this non-integrable model exhibits both Hilbert space fractionalization and quantum scar formation as controlled by the anisotropy parameter $Δ$. Exact diagonalization across symmetry-resolved sectors reveals a crossover from Gaussian-orthogonal (chaotic) level statistics at weak anisotropy $Δ\sim 1$ to non-ergodic behavior deep in the antiferromagnetic regime $Δ\gg 1$ through scrutinizing the adjacent gap ratios, accompanied by a striking banding of eigenstates by domain-wall number in correlation and entanglement measures. The Page-like entanglement dome characteristic of chaotic spectra gives way to suppressed, band-resolved entanglement consistent with emergent quasi-conservation of domain walls. To investigate further the formation mechanism of mesonic scar states, we carry out meson spectroscopy near the two-spinon threshold and compare with the analytic ladder predicted by Rutkevich [Phys. Rev. B 106, 134405 (2022)]. We test the theory through continuum-relative bindings, an offset-removed Airy scaling collapse, and explicit two-meson thresholds that determine the number of stable meson levels. The low-lying spectrum shows close quantitative agreement, while deviations at higher energies are consistent with finite-size and subleading corrections. These results establish a unified account of confinement-induced nonergodicity and provide a template for quantitative meson spectroscopy in quantum spin chains.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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