We study the mixing time of Glauber dynamics for Ising models in which the interaction matrix contains a single negative spectral outlier. This class includes the anti-ferromagnetic Curie-Weiss model, the anti-ferromagnetic Ising model on expander graphs, and the Sherrington-Kirkpatrick model with disorder of negative mean. Existing approaches to rapid mixing rely crucially on log-concavity or spectral width bounds and therefore can break down in the presence of a negative outlier. To address this difficulty, we develop a new covariance approximation method based on Gaussian approximation. This method is implemented via an iterative application of Stein's method to quadratic tilts of sums of bounded random variables, which may be of independent interest. The resulting analysis provides an operator-norm control of the full correlation structure under arbitrary external fields. Combined with the localization schemes of Eldan and Chen, these estimates lead to a modified logarithmic Sobolev inequality and near-optimal mixing time bounds in regimes where spectral width bounds fail. As a complementary result, we prove exponential lower bounds on the mixing time for low temperature anti-ferromagnetic Ising models on sparse Erdös-Rényi graphs, based on the existence of gapped states as in the recent work of Sellke.


翻译:我们研究了伊辛模型中Glauber动力学的混合时间,其中相互作用矩阵包含单个负谱离群点。此类模型包括反铁磁Curie-Weiss模型、扩展图上的反铁磁伊辛模型,以及具有负均值无序的Sherrington-Kirkpatrick模型。现有的快速混合分析方法严重依赖于对数凹性或谱宽界,因此在存在负离群点时可能失效。为解决此难题,我们基于高斯近似开发了一种新的协方差近似方法。该方法通过对有界随机变量和的二次倾斜迭代应用Stein方法实现,这一技术本身可能具有独立价值。所得分析提供了任意外场下全相关结构的算子范数控制。结合Eldan与Chen的局部化方案,这些估计导出了修正的对数Sobolev不等式,并在谱宽界失效的区域给出了近乎最优的混合时间界。作为补充结果,基于Sellke近期工作中存在的能隙态,我们证明了稀疏Erdös-Rényi图上低温反铁磁伊辛模型混合时间的指数下界。

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