Projektbeschreibung
Ein neues Fenster für stark wechselwirkende 1D-Vielteilchensysteme
In Experimenten mit ultrakalten Atomen werden die Eigenschaften und das Verhalten kleiner Gruppen von Atomen, sogenannter Vielteilchensysteme, untersucht, die auf die niedrigsten Temperaturen des Universums abgekühlt sind. Damit öffnet sich ein Fenster zu vollständig quantenmechanischen Bewegungen, und ihre Kontrolle ebnet den Weg für thermische Quantenmaschinen. Die numerische Simulation der aus dem Gleichgewicht geratenen Dynamik in solchen Systemen stellt weiterhin eine Herausforderung dar. Mit Unterstützung der Marie Skłodowska-Curie-Maßnahmen entwickelt das Projekt TNTCSA eine neuartige numerische Technik, um Quantendynamik in kontinuierlichen 1D-Modellen und stark wechselwirkenden Modellen zu simulieren. Ihre Anwendung auf Experimente mit ultrakalten Atomen sowohl im als auch außerhalb des Gleichgewichts könnte den Entwurf einer thermischen Quantenfeld-Maschine unterstützen.
Ziel
One of the central research problems in theoretical physics is the dynamics of quantum many-body systems. A challenging open problem is the numerical simulation of out-of-equilibrium dynamics in continuous strongly-interacting models of quantum field theory, which in contrast to lattice models remain hard to study. This has recently become a pressing task, due to rapid advances in ultra-cold atom experiments that have achieved a realisation of the sine-Gordon model, a one-dimensional quantum field theory exhibiting topological excitations.
The proposed research aims at:
1. The development of a new numerical technique to be named “Tensor Network Truncated Conformal Space Approach” (TNTCSA) for the numerical simulation of quantum dynamics in continuous one-dimensional and strongly-interacting models of significant experimental interest. The method will be built upon the standard TCSA method optimised by using an efficient adaptive truncation scheme, based on Tensor Network techniques also used in the Density Matrix Renormalisation Group and Matrix Product State methods.
2. The application of the new method for the simulation of the above mentioned ultra-cold atom experiments, both in and out of equilibrium. We will compute theoretical predictions for equilibrium and dynamical correlations of the quantum sine-Gordon model and compare with experimental data to obtain a precise modelling of the experimental system.
3. Building upon this, we will devise a blueprint for experimentally realising a quantum field thermal machine, whose operation will be based on the application of controllable space and time dependent external potentials.
The new method is expected to have applications in a broad range of physics areas from particle physics to statistical mechanics and atomic physics.
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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(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2020
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MSCA-IF -Koordinator
14195 Berlin
Deutschland