Projektbeschreibung
Fortgeschrittene Vielteilchen-Quantensimulationen mit beispielloser Genauigkeit
In mikroskopischen Systemen bzw. Quantensystemen, die aus vielen miteinander interagierenden Teilchen bestehen – sogenannten Vielteilchenquantensystemen – können plötzlich exotische und einzigartige Phänomene auftreten, die Möglichkeiten für ungeahnte Anwendungen eröffnen. Da allerdings ein Großteil dieser Vorgänge nur zufällig entdeckt wurde und wir nur wenig über die zugrunde liegende Physik wissen, sind wir weit davon entfernt, sie gezielt steuern zu können. Simulationen dieser Systeme, seien sie experimentell oder theoretisch, können diese Herausforderung angehen. Das EU-finanzierte Projekt NexGenTeN wird den Bereich der Tensornetzwerkalgorithmen voranbringen, der in der Simulation von Vielteilchen-Quantensystemen eine tragende Rolle spielt, um bislang unerreichte Genauigkeit und Einblicke zu erlangen.
Ziel
One of the biggest and most relevant challenges in physics is the accurate study of strongly correlated quantum many-body systems, which give rise to very remarkable phenomena like high-Tc superconductivity (HTSC), quantum spin liquids with topological order, and other novel phases of matter. Understanding these systems is the key to designing new materials and quantum devices for future groundbreaking technologies. In recent years enormous progress in the study of these systems has been achieved with two-dimensional tensor network algorithms, which can be seen as a generalization of the powerful density-matrix renormalization group method to higher dimensions. While already the current algorithms are very powerful and outperform other state-of-the-art approaches, the development of new algorithms with a higher accuracy and broader application range is crucial to enable to solve the most pressing open problems.
Building upon my previous breakthroughs in this field, I will develop the next generation of tensor network algorithms, including novel powerful methods for ground states, time evolution, spectral functions, finite temperature, open systems, and multi-scale approaches. I will use them for groundbreaking simulations of relevant open problems in several fields with unprecedented accuracy. Major milestones include (1) simulations of realistic models of cuprate materials in order to shed new light on the pseudogap phase and pairing mechanism in HTSC, (2) cutting-edge simulations of frustrated materials to reveal the nature of excitations and thermodynamic properties of quantum spin liquids and other challenging states, and (3) predictions of novel states of matter in SU(N) and open quantum systems which can be realized in experimental quantum simulators. This ambitious project will strongly advance our fundamental understanding of strongly correlated systems and set a new state-of-the-art in simulating quantum many-body problems.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2020-COG
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1012WX Amsterdam
Niederlande