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 .