CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS

Nonequilibrium Terahertz Dynamics of Interacting Quantum Spins: from Novel Driven States towards Coherent Controls

Opis projektu

Zjawiska nierównowagowe w kwantowych układach wielu ciał

Badania nad dynamiką nierównowagową stopni swobody magnetycznej w ostatnich dwóch dekadach poczyniły znaczne postępy. Istotnym wyzwaniem w tej dziedzinie jest określenie złożoności dynamiki kwantowej w układach wielu ciał wytrąconych z równowagi. Finansowany ze środków UE projekt DynaQuanta ma za zadanie zbadać dynamikę nierównowagową w wybranych starannie kwantowych układach spinów. W tym celu wykorzystana zostanie potężna technika doświadczalna – rozdzielona w czasie spektroskopia terahercowa w warunkach ekstremalnych. Badania będą skoncentrowane na trudnych do wykrycia w stanach równowagi zjawiskach kwantowych, na przykład złożonych stanach związanych w układach wielu ciał, właściwościach egzotycznych stanów kwantowych, takich jak kwantowe ciecze spinowe czy kwantowe fazy krytyczne oraz na sterowaniu nierównowagowymi i nieliniowymi odpowiedziami kwantowych stanów spinowych.

Cel

The study of non-equilibrium dynamics of magnetic degrees of freedom has shown remarkable progress over the past two decades. This is in particular true concerning the understanding of ultrafast magnetization dynamics in classical magnets. In contrast, the field of non-equilibrium spin dynamics of many-body quantum magnetic systems is still in its infancy. Despite a number of ground-breaking recent theoretical proposals, experimental studies in this direction are truly scarce and this research field is a largely unexplored territory.
Here I propose to study non-equilibrium dynamics in a number of well-selected quantum spin systems, utilizing a novel and powerful experimental technique – time-resolved terahertz spectroscopy under extreme conditions. By carrying out the here proposed program of non-equilibrium and nonlinear studies on low-dimensional and/or frustrated quantum magnets, I aim to explore and reveal novel physics and the governing fundamental principles for the non-equilibrium quantum spin dynamics. Firstly, I aim to realize novel quantum phenomena and quantum effects, which are difficult to be detected in the equilibrium state, such as complex many-body bound states. Secondly, I will explore novel characteristics for exotic quantum states like quantum spin liquids and quantum critical phases in the nonlinear response regime, by driving the quantum disordered states far from equilibrium. Thirdly, I aim to tune and control the non-equilibrium and nonlinear response of the quantum spin states either by the terahertz electromagnetic fields directly or via coupling to other degrees of freedom, such as phonons. Gaining momentum from the on-going intensive theoretical studies and based on my previous work in the field of quantum spin systems, I anticipate a productive, impactful, and successful research project exploring the new physics offered by non-equilibrium quantum spin systems.

System finansowania

ERC-STG - Starting Grant

Instytucja przyjmująca

TECHNISCHE UNIVERSITAT DORTMUND
Wkład UE netto
€ 1 840 898,00
Adres
AUGUST SCHMIDT STRASSE 4
44227 Dortmund
Niemcy

Zobacz na mapie

Region
Nordrhein-Westfalen Arnsberg Dortmund, Kreisfreie Stadt
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Linki
Koszt całkowity
€ 1 840 898,75

Beneficjenci (1)