The Sherrington-Kirkpatrick model
Is a simple mean-field Disordered systems with gaussian coupings. The hamiltonian is
with i.i.d. We can add an external field , this doesn’t complicates the study, since it factorazies.
Computing the annealed free energy
Proposition The annealed free energy of the SK model is
Proof Since the couplings are i.i.d, the partizion function is the product of identical partion function.
we can compute the gaussian average
sice , from a simple calculation we find
since we have terms in the product we get
per sommare il termine dipendente dagli spin, lo fattorizziamo
otteniamo:
quindi l’energia libera nel TDL è
Remark se si calcola l’entropia si trova che è negativa per abbastanza grandi, questo non ha senso fisico, di conseguenza l’energia libera annealed non è quella corretta.
The square root normalization
In the Modello di Curie-Weiss the normalization for the interacions was , while here in the SK model we have .
The intuition: sum of gaussian variables is again a gaussian with standard deviation of .
Si può far vedere analiticamete usando il Isserlis-Wick theorem.
Let’s compute the average energy:
we now use the theorem
let’s compute the partial deriviative
dove con abbiamo indicato la media rispetto alla misura di Boltzmann. Quindi alla fine
che come voluto è di ordine .