Simulasi model spin XY 2 dimensi telah berhasil dilakukan menggunakan metode Monte Carlo dalam bahasa pemrograman C. Dalam simulasi ini, selain diperoleh gambaran tentang perilaku spin dalam suhu tertentu secara visual, diperoleh pula hasil kuantitatif berupa nilai besaran-besaran energi Hamiltonian, kapasitas panas khusus, magnetisasi, suseptibilitas magnetik dan kuantitas vortex yang terbentuk dalam sistem dengan suhu dibawah dan diatas suhu kritis. Lebih lanjut, diperoleh suhu kritis yang berbeda untuk kedua ukuran sistem yang diuji, yaitu Tc sebesar 1.1 untuk sistem dengan ukuran 16 x 16 dan Tc sebesar 1.0 untuk ukuran 256 x 26, membuktikan bahwa suhu kritis dalam sistem ukuran terbatas akan mengalami pergeseran. Nilai Tc yang diperoleh dari kedua sistem berukuran terbatas ini cukup mendekati nilai suhu kritis ideal pada transisi Kosterlitz-Thouless yaitu TKT = 0.892.kata kunci: model spin; 2D XY; simulasi Monte Carlo; transisi Kosterlitz-Thouless transition
Simulasi model spin XY 2 dimensi telah berhasil dilakukan menggunakan metode Monte Carlo dalam bahasa pemrograman C. Dalam simulasi ini, selain diperoleh gambaran tentang perilaku spin dalam suhu tertentu secara visual, diperoleh pula hasil kuantitatif berupa nilai besaran-besaran energi Hamiltonian, kapasitas panas khusus, magnetisasi, suseptibilitas magnetik dan kuantitas vortex yang terbentuk dalam sistem dengan suhu dibawah dan diatas suhu kritis. Lebih lanjut, diperoleh suhu kritis yang berbeda untuk kedua ukuran sistem yang diuji, yaitu Tc sebesar 1.1 untuk sistem dengan ukuran 16 x 16 dan Tc sebesar 1.0 untuk ukuran 256 x 26, membuktikan bahwa suhu kritis dalam sistem ukuran terbatas akan mengalami pergeseran. Nilai Tc yang diperoleh dari kedua sistem berukuran terbatas ini cukup mendekati nilai suhu kritis ideal pada transisi Kosterlitz-Thouless yaitu TKT = 0.892.kata kunci: model spin; 2D XY; simulasi Monte Carlo; transisi Kosterlitz-Thouless transition
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan simulasi spin Ising dua dimensi menggunakan metode Monte Carlo dengan algoritma Metropolis. Pemrograman ditulis dengan bahasa macro dan dijalankan di software ImageJ. Saat belum ada medan magnet luar, beberapa besaran fisika seperti energi dan magnetisasi diukur sebagai fungsi suhu dan ukuran sistem. Selanjutnya, untuk ukuran sistem 128 x 128, kapasitas panas spesifik dan suseptibilitas diukur sebagai fungsi suhu. Untuk daerah suhu rendah, ditemukan bahwa magnetisasi mutlak berada di sekitar nilai 1, yang berarti bahwa seluruh spin berada dalam keadaan homogen. Dengan menaikkan suhu di dekat suhu kritis = 2,3, magnetisasi turun secara drastis menuju nol pada daerah suhu rendah, energinya juga rendah. Dengan menaikkan suhu, energi meningkat drastis di dekat suhu kritis tersebut dan akhirnya menuju nol untuk daerah suhu tinggi. Peran suhu kritis tersebut nampak signifikan ditandai oleh kapasitas panas spesifik dan suseptibilitas. Nilai kapasitas panas spesifik dan suseptibilitas sangat tinggi di sekitar suhu kritis. Ketika medan magnet luar diberikan, besar medan magnet luar tersebut divariasikan dan magnetisasinya diukur. Pada keadaan ini keadaan histeresis magnetisasi. Selanjutnya, nilai magnetisasi sisa dan medan koersif ditentukan untuk suhu tertentu dan ditemukan bahwa keduanya akan berkurang dengan naiknya suhu. Dengan menggunakan medan magnet sinusoidal dan kotak, ditemukan bahwa bentuk kurva magnetisasi mirip dengan profil dari medan magnet luar tersebut. namun demikian, kami menemukan waktu jeda antara kedua profil tersebut. Dengan mengukur waktu jeda antara keduanya, ditemukan bahwa waktu jeda akan berkurang ketika besar medan magnet dinaikkan.
This research aims to simulate the two dimensional Ising spin using Monte Carlo method with Metropolis algorithm. The programs are written in macro language and ran in ImageJ software. In the absence of external magnetic field, some physical observables such as energy and magnetization are measured as functions of temperature and system size. Therefore, for a certain system size namely 128 x 128, we calculated both specific heat capacity and susceptibility as functions of temperature. We found that for low temperature regime, the absolute magnetization close to 1, which means that all spins are in the homogeneous state. By the increase the temperature close to the critical one = 2,3 J/kB, the magnetization decrease drastically into zero. For the energy, low temperature regime gives the low energy. By the increase the temperature, the energy increase drastically near the critical temperature, and finally close to zero for high temperature regime. The role of the critical temperature appears significantly indicated by both specific heat capacity and susceptibility. Both observables have very high values in the critical temperature. In the presence of the external magnetic field, we vary the magnitude of the field and measure the magnetization. We found that the hysteresis of the magnetizations appears. Later, we determine both remanent magnetization and coercive field for a certain temperature. We found that both tend to decrease by the increase of the temperature. Using the sinusoidal and square waves of the external field, we found that the profile of the magnetization is similar to that of the external field. However, we found the time lag between the two profiles. Moreover, we measure the time lag between the magnetization and the external field and reveal that time lag decrease for the increase of the amplitude of the external field.
Perubahan fase merupakan kajian sentral dalam fisika khususnya studi tentang sifat kritis bahan. Setiap fase dari suatu sistem memiliki sifat tertentu. Bahan memiliki sifat kritis apabila berada pada wilayah sekitar titik kritis, misalnya temperatur Curie untuk bahan feromagnetik. Penelitian ini menelaah sifat kritis model spin XY pada kisi dua dimensi (2D). Metode yang digunakan adalah metode Monte Carlo dengan algoritma Metropolis. Untuk meningkatkan efektifitas algoritma ini, spin di-update dengan memperhitungkan parameter temperatur. Hal ini berbeda dengan proses updating standar dimana perubahan orientasi spin mengabaikan parameter temperatur. Ukuran linier kisi yang disimulasikan adalah L = 8, 12, 14, dan 16. Besaran fisis yang dihitung adalah rerata energi majelis, magnetisasi dan panas jenis. Nilai puncak panas jenis untuk tiap kisi pada update 1 berkisar pada temperatur 1,478; 1,383; 1,48; 1,573 J/k masing-masing untuk L = 8, 12, 14, dan 16. Nilai puncak panas jenis untuk tiap kisi pada update 1 berkisar pada temperatur 1,478; 1,383; 1,48; 1,573 J/k untuk kisi L = 8, 12, 14, dan 16. Nilai puncak panas jenis untuk tiap kisi pada update 2 berkisar pada temperatur 1,668; 1,763; 1,76; 1,667 J/k untuk kisi L = 8, 12, 14, dan 16. Kata Kunci: Spin XY, Metode Monte Carlo, Algoritma Metropolis, Sifat Kritis, Spin Update.
Skripsi ini membahas antiferomagnetik model jam 6-keadaan pada kisi 2 dimensi. Metode yang digunakan adalah metode Monte Carlo algoritma Wang-Landau. Algoritma ini sangat sesui untuk model diskret seperti model Ising dan model jam 6-keadaan; sebab sajian energi dinyatakan sebagai kelipatan bilangan bulat. Dari sistem ini diperoleh kerapatan keadaan (Density of states=DOS) yang kemudian dapat diekstrak sejumlah besaran fisis, rerata majelis energi dan panas jenis. Berbagai ukuran linier kisi yang disimulasikan yaitu L = 8, 10, 12, dan 14. Teknik penyekalan berhingga (finite size scaling) digunakan yaitu untuk memperoleh termperatur kritis pada sistem ini.
Kajian numerik model Hubbard dua dimensi untuk fenomena transisi logam isolator telah diteliti dengan menggunakan metode Monte Carlo (MC) kuantum. Model Hubbard adalah suatu model yang menggambarkan interaksi elektron pada kisi kristal. Besaran fisis A dihitung melalui sangkutan 〈A〉=(Tre^(-βH) A)/z dimana Z=Tre^(-βH) menyatakan fungsi partisi. Metode MC kuantum digunakan untuk membangkitkan konfigurasi kuantum yang memperhitungkan interaksi elektron pada model Hubbard. Elektron-elektron dimodelkan menempati titik-titik kisi dengan konsentrasi hunian setengah (half-filling) bersesuaian dengan keberadaan fenomena transisi logam isolator yang dikenal sebagai Mott Transition. Selanjutnya divariasi rasio hunian disekitar nilai 1⁄2 dimana diamati keberadaan isolator murni untuk nilai U⁄t~0,75. Batas suhu nol dari menunjukkan S(π, π)/N versus N^(-1/2) untuk U=4t dimana terlihat bahwa keadaan dasar memiliki tatanan antiferromagnetik jarak jauh. Hal ini menunjukkan bahwa keadaan dasar model Hubbard 2D setengah terisi dengan t hopping dekat-tetangga akan memiliki orde antiferromagnetik jarak jauh untuk U > 0.
Penelitian tentang konsep dinamika kuantum adiabatik yang dipercepat pada sistem 2 spin telah dilakukan. Penelitian ini merupakan aplikasi dari konsep fast-forward yang telah diteliti sebelumnya oleh Masuda-Nakamura (e.g., Proc. R. Soc. A 466, 1135 (2010)). Konsep mempercepat ini dilakukan dengan menggunakan kombinasi antara dua ide yang berlawanan yaitu faktor pengali waktu yang menuju tak hingga, serta faktor waktu adiabatik yang sangat kecil dan menuju nol dan memenuhi hubungan = pada limit asimptotik , . Dinamika yang dipercepat ini dihasilkan dengan menghitung Hamiltonian penggerak melalui persamaan Schrodinger. Aplikasi pada sistem spin yaitu Model Landau-Zener dan model Ising telah mendapatkan Hamiltonian penggerak yang menjamin dinamika sistem spin tersebut dapat dipercepat secara adiabatik. Kata-kata kunci : Dinamika kuantum adiabatik dipercepat, sistem spin
Telah dikembangkan sebuah metoda mempercepat dinamika kuantum adiabatik pada sistem spin. Metoda ini digunakan untuk mendapatkan fungsi gelombang yang diinginkan dalam waktu yang lebih singkat. Konsep adiabatik digunakan agar sistem tidak mengalami perubahan keadaan selama proses mempercepat berlangsung. Fungsi gelombang adiabatik merupakan fungsi gelombang yang parameter waktunya melibatkan parameter adiabatik ϵyang bernilai sangat kecil serta menambahkan fasa regularisasi θ. Agar sistem tetap memenuhi persamaan Schrodinger, maka regularisasi juga dilakukan pada Hamiltonian sistem dengan menambahkan suku koreksi pada Hamiltonian awal. Upaya mempercepat secara adiabatik ini diawali dengan mendapatkan keadaan eigen sistem melalui Hamiltonian awal. Selanjutnya dengan hanya meninjau satu keadaan eigen ditentukan suku regularisasi Hamiltonian dan Hamiltonian penggerak yang melibatkan parameter pengali waktu αyang menuju tak hingga dan parameter adiabatik ϵyang menuju nol serta melalui konsep α· ϵ= berhingga. Suku regularisasi dan Hamiltonian penggerak yang menjamin sistem dapat dipercepat secara adiabatik didapatkan dengan mengasumsikan kandidat suku regularisasi Hamiltonian yang yang melibatkan semua interaksi yang mungkin pada sistem spin yaitu interaksi antar spin, interaksi tiga benda yang hanya muncul pada sistem tiga spin, serta medan magnet. Metoda ini diaplikasikan pada sistem spin tunggal, sistem dua spin dan kluster tiga spin. Pada sistem spin tunggal, digunakan model spin rotasi dan model dua keadaan Landau-Zener. Aplikasi pada sistem dua spin menggunakan model Ising transversal, model XY, model kuantum annealing dan model umum entanglement. Metoda mempercepat pada sistem tiga spin diaplikasikan pada model Ising transversal dan model kuantum annealing. Pada kasus spin tunggal didapatkan satu suku regularisasi dan Hamiltonian penggerak yang tidak bergantung pada keadaan eigen yang ditinjau ( state-independent ). Pada sistem dua spin yaitu pada model kuantum annealing dan model umum entanglement masing-masing didapatkan tiga dan dua suku regularisasi dan Hamiltonian penggerak yang bergantung pada keadaan eigen yang ditinjau ( state-dependent ), sedangkan pada model Ising transversal dan model XY didapatkan satu solusi yang bersifat state-independent. Aplikasi sistem tiga spin pada model Ising transversal didapatkan dua solusi suku regularisasi sedangkan pada model kuantum annealing didapatkan empat solusi suku regularisasi. Semua solusi pada sistem tiga spin ini bersifat state-dependent. Metoda ini memberikan beberapa keunggulan yaitu perhitungan yang lebih sederhana dalam menentukan suku regularisasi karena hanya meninjau satu keadaan eigen. Selain itu pelibatan semua interaksi yang mungkin pada kandidat suku regularisasi membuat upaya mempercepat menjadi lebih optimal yang ditunjukkan oleh nilai fidelitas yang tinggi. Dihasilkannya solusi suku regularisasi yang beragam juga akan menambah fleksibilitas pada metode ini.