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Correlations in Large Quantum Systems

Description du projet

Sonder le comportement macroscopique des systèmes quantiques à N corps

Comprendre comment les propriétés macroscopiques des systèmes quantiques sont liées aux paramètres microscopiques est l’une des questions les plus complexes de la physique mathématique. Le projet CLaQS, financé par l’UE, se concentrera sur l’étude des propriétés physiques importantes des systèmes quantiques à N corps. Son objectif principal est de développer de nouveaux outils mathématiques pour décrire les corrélations entre les particules en interaction et comprendre leurs effets sur les grands systèmes quantiques. Le projet examinera les propriétés de l’état fondamental et les excitations à basse énergie ainsi que la dynamique de non-équilibre. Les objectifs à long terme incluent une preuve mathématique de l’émergence de la condensation de Bose-Einstein dans la limite thermodynamique et une justification rigoureuse de l’équation de Boltzmann pour les fermions dans la limite de couplage faible.

Objectif

This project is devoted to the mathematical analysis of important physical properties of many-body quantum systems. We will be interested in properties of the ground state and low-energy excitations but also of non-equilibrium dynamics. We are going to consider systems with different statistics and in different regimes. The questions we are going to address have a common aspect: correlations among particles play a crucial role. Our main goal consists in developing new tools that allow us to correctly describe many-body correlations and to understand their effects. The starting point of our proposal are ideas and techniques that have been introduced in a series of papers establishing the validity of Bogoliubov theory for Bose gases in the Gross-Pitaevskii regime, and in a recent preprint showing how (bosonic) Bogoliubov theory can also be used to study the correlation energy of Fermi gases. In this project, we plan to develop these techniques further and to apply them to new contexts. We believe they have the potential to approach some fundamental open problem in mathematical physics. Among our most ambitious objectives, we include the proof of the Lee-Huang-Yang formula for the energy of dilute Bose gases and of the corresponding Huang-Yang formula for dilute Fermi gases, as well as the derivation of the Gell-Mann--Brueckner expression for the correlation energy of a high density Fermi system. Furthermore, we propose to work on long-term projects (going beyond the duration of the grant) aiming at a rigorous justification of the quantum Boltzmann equation for fermions in the weak coupling limit and at a proof of Bose-Einstein condensation in the thermodynamic limit, two very challenging and important questions in the field.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2018-ADG

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Institution d’accueil

UNIVERSITAT ZURICH
Contribution nette de l'UE
€ 1 876 050,00
Coût total
€ 1 876 050,00

Bénéficiaires (1)