Vloga simetrij pri vzbujanju kvantnih sistemov

Nazaj na seznam za leto 2020

---

Oznaka in naziv projekta

J1-2463 Vloga simetrij pri vzbujanju kvantnih sistemov
J1-2463 Symmetries and quantum pumping

Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev

Projektna skupina

Vodja projekta: dr. Zala Lenarčič

Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS

Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS

Vsebinski opis projekta

Simetrije igrajo ogromno vlogo v fiziki, saj pripomorejo k učinkovitim matematičnim in numeričnim opisom kvantnih in klasičnih sistemov. Tipično simetrije zagotavljajo obstoj ohranitvenih zakonov. S predlaganimi projekti bomo raziskovali sisteme z makroskopskim številom ohranitvenih zakonov. To vključuje integrabilne kvantne sisteme in modele, kjer močan nered vodi do lokalizacije. Poleg tega, bomo raziskovali vlogo simetrij, ki zagotavljajo obstoj resonance, ki je posledica spektra z energijsko ekvidistančnimi stanji. Vodilno načelo predloga je, da ima šibko vzbujanje lahko velik vpliv, če vzbuja prostostno stopnjo, ki je deloma zaščitena s simetrijo, ohranitvenim zakonom. S pomočjo takega vzbujanja lahko oživimo lastnosti, ki bi bile sicer izgubljene zaradi perturbacij, ki šibko zlomijo simetrije problema. Medtem, ko del programa raziskuje nove simetrijsko bazirane fenomene in njihov potencial za tehnološke aplikacije, komplementarni del razvija opise neravnovesnih kvantnih sistemov z dodatnimi simetrijami in tako nadaljno razvija teorijo materije izven ravnovesja.

Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani. Povezana na SICRIS.

Faze projekta in opis njihove realizacije

1. Faza

Razvijanje in raziskovanje opisa skoraj integrabilnih sistemov, katerih integrabilnost je zlomljena zaradi šibke sklopitve z okoljem. Razvili smo metodo za efektivno opisovanje integrabilnih sistemov, ki so šibko sklopljeni s okolico, pri čemer algoritem prepozna najbolj klljučne ohranjane količine, ki so potrebne za približen opis stacionarnega stanja v okviru okrnjenega Gibbsovega ansambla [1]. Ukvarjali smo se s tem, kako eksotične generalizirane Gibbsove ansamble stabilizirati v realnih pogojih, na primer, s simulatorji z ujetimi ioni, kjer se integrabilni model XY realizira približno [2]. Razvili smo metodo za prepoznavanje lokalne kompleksnosti stanj z uporabo strojnega učenja z nevronskimi mrežami samokodirnikov, ki razkrije koliko efektivnih parametrov potrebujemo za opis skoraj integrabilnih sistemov izven ravnovesja [3]. To smo nadgradili še s študijo [4], ki z uporabo samokodirnikov rekonstruira hamiltonian sistema, od katerega poznamo le meritve njegovih termičnih stacionarnih stanj,

2. Faza

Ukvarjali smo se s transportom v perturbiranih integrabilnih spinskih verigah, točneje, v perturbiranem Heisenbergovem modelu. Pokazali, da se ob prisotnosti pertubacij znotraj difuzivnega neperturbiranega spinskim transportom, difuzijska konstanta, ki karakterizira transport, spremeni za red ena in je nepovezana z difuzijsko konstantno neperturbiranega sistema [5]. V Ref. [6] smo se ukvarjali s stabilnostjo nedavno odkritega superdifuzivnega transporta. Pokazali smo, da je slednji izjemno robusten, veliko bolj od balističnega in difuzivnega transporta v drugih režimih neperturbiranega sistema. Ampak, stabilnost superdifuzivnega transporta močno zavisi od simetrije perturbacije. V Ref. [7] smo povezali pristop linearnega odziva na unitarno motnjo s pristopom prek šibkih neunitarnih motenj. Končno smo s študijo transporta v spinski verigi [8], ki je v močnem polju razložili prehod iz difuzivnega v fraktonski subsifuzivni transport pri velikih sistemih ali poljih, kot posledica pojavne ohranitve dipolnega momenta.

3. Faza

V [9] smo raziskovali prisotnost Mottovih eksitonov v koreliranem materialu  Sr2IrO4, v sodelovanju z eksperimentalno skupino in Caltech. THz spektroskopija je pokazala obstoj družine eksitonov različnih simetrij, ki leži na robu Hubbardovega zgornjega pasu, kot napovedano v teoriji. Nadaljne smo [10] raziskovali vpliv eta-interakcije na vezavo doublonov in holonov. Izkazalo se je, da lahko z periodičnim Floquet vzbujenjem močno povečamo vezavo eksitonov.

Bibliografske reference

• [1] Iris Ulčakar and Zala Lenarčič, arXiv: 2310.03809 (2024)

• [2] Florentin Reiter, Florian Lange, Shreyans Jain, Matt Grau, Jonathan P. Home, and Zala Lenarčič, Phys. Rev. Research 3, 033142 (2021), COBISS.SI-ID - 94027011

• [3] Markus Schmitt and Zala Lenarčič, Phys. Rev. B 106, L041110 (2022), COBISS.SI-ID - 135194627

• [4] Sourav Nandy Markus Schmitt Marin Bukov and Zala Lenarčič, arXiv:2308.08608 (2023) (sprejeto v Phys. Rev. Research)

• [5] P. Prelovšek, S. Nandy, Z. Lenarčič, M. Mierzejewski, and J. Herbrych, Phys. Rev. B 106, 245104 (2022), COBISS.SI-ID 133059075

• [6] S. Nandy, Z. Lenarčič, E. Ilievski, M. Mierzejewski, J. Herbrych, P. Prelovšek, Phys. Rev. B 108, L081115 (2023)

• [7] Tjark Heitmann et al, Phys. Rev. B 108, L201119 (2023)

• [8] S. Nandy, J. Herbrych, Z. Lenarčič, A. Głódkowski, P. Prelovšek, and M. Mierzejewski, Phys. Rev. B 109, 115120 (2024)

• [9] Omar Mehio, Xinwei Li, Honglie Ning, Zala Lenarčič, Yuchen Han, Michael Buchhold, Zach Porter, Nicholas J Laurita, Stephen D Wilson, David Hsieh, Nat. Phys. 19, 1876 (2023)

• [10] Madhumita Sarkar, Zala Lenarčič, and Denis Golež, Floquet engineering of binding in doped and photo-doped Mott insulators, arXIv:2311.04899 (2023)

• [11] https://openqmbp2022.sciencesconf.org, vabljeno predavanje

• [12] Določanje kompleksnosti kvantnih stanj z uporabo strojnega učenja, predavanje, COBISS.SI-ID - 136177923

• [13] Extracting complexity of quantum dynamics using machine learning, vabljeno predavanje, COBISS.SI-ID - 97427971

• [14] Autoencoder – assisted learning of Hamiltonians, predavanje, COBISS.SI-ID - 134047491

• [15] Learning the complexity of quantum states from local measurements, vabljeno predavanje, COBISS.SI-ID - 47567107

• [16] Perturbed integrable systems, vabljeno predavanje, COBISS.SI-ID - 134045699

• [17] Signatures of transient Hubbard exciton formation and recombination in Sr2IrO4, vabljeno predavanje, COBISS.SI-ID - 97405955

---

Nazaj na seznam projektov po letih