Marco Schiró, Marco Tarzia, Giulio Biroli, Davide Facoetti, Pierpaolo Vivo, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL), Systèmes Désordonnés et Applications, Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS (UMR_8023)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Jeunes Équipes de l'Institut de Physique du Collège de France (JEIPCdF), Collège de France (CdF (institution))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique de la Matière Condensée (LPMC), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Schiro, Marco, Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Sorbonne Université (SU)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Sorbonne Université (SU)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, and European Project: 723955,GlassUniversality
In this paper we study the out-of-equilibrium phase diagram of the quantum version of Derrida's Random Energy Model, which is the simplest model of mean-field spin glasses. We interpret its corresponding quantum dynamics in Fock space as a one-particle problem in very high dimension to which we apply different theoretical methods tailored for high-dimensional lattices: the Forward-Scattering Approximation, a mapping to the Rosenzweig-Porter model, and the cavity method. Our results indicate the existence of two transition lines and three distinct dynamical phases: a completely many-body localized phase at low energy, a fully ergodic phase at high energy, and a multifractal "bad metal" phase at intermediate energy. In the latter, eigenfunctions occupy a diverging volume, yet an exponentially vanishing fraction of the total Hilbert space. We discuss the limitations of our approximations and the relationship with previous studies., 21 pages, 13 figures