Mathematische methoden voor de beschrijving van klassieke spinsystemen

Karl-Heinz Goldhorn, Hans‐Peter Heinz, Margarita Kraus

Jeroen C. J. Koelemeij

J. Kutzner

Lander Burgelman

Al meer dan een eeuw lang is het begrijpen van het gedrag van systemen van vele onderling interagerende deeltjes de centrale uitdaging in de fysica. Zelfs wanneer de wetten die de beweging van de individuele deeltjes beschrijven goed begrepen zijn, geeft het samenbrengen van veel van deze deeltjes aanleiding tot zeer complex emergent gedrag dat fundamenteel moeilijk te doorgronden is. Verschillende realisaties van zowel klassieke als kwantum systemen met verschillende emergente eigenschappen leiden heel natuurlijk tot het idee van faseovergangen die verschillende fasen van materie scheiden. Deze verschillende fasen hebben verschillende eigenschappen die relevant zijn voor een breed scala aan toepassingen, van het begrijpen van de fundamentele wetten van de natuur tot het uitvoeren van computationele taken di onmogelijk zijn voor klassieke computers. Naïeve simulatietechnieken worden al snel volledig onhaalbaar voor elk systeem van een meer of minder realistische grootte. Dit legt een fundamentele behoefte aan benaderende methoden om deze systemen te bestuderen bloot. Gedurende de afgelopen decennia zijn tensor netwerk methoden naar voren gekomen als krachtige hulpmiddelen die specifiek gericht zijn op de verstrengelingsverdeling en symmetrie-eigenschappen van relevante toestanden. In dit doctoraatsonderzoek worden tensor netwerk parametrisaties die de fundamentele eigenschappen van een systeem expliciet encoderen toegepast in verchillende contexten. De toepassingen gaan van het onderzoeken van de stabiliteit van topologische kwantumcomputers, over het bestuderen van kritische fenomenen in statistische mechanica, tot het simuleren van rooster-ijktheorieën.

Torsten Fließbach

Im hier beginnenden Teil V werten wir die kanonische oder die großkanonische Zustandssumme für eine Reihe vonModellsystemen aus. In der Diskussion wird der Bezug zu realen Systemen und beobachtbaren physikalischen Effekten hergestellt.

Olger V. Zwier

Om een kwantum apparaat te bouwen dat zijn hedendaagse, “klassieke” evenknie in het stof doet bijten (bijvoorbeeld onbreekbare versleuteling, of exponentieel snellere berekeningen), hebben we betere kwantumonderdelen nodig dan er nu bestaan. Deze dragers van kwantuminformatie (zogenaamde qubits) moeten goed opschaalbaar zijn naar grote systemen, integreerbaar zijn met huidige technologie, en ook nog eens betaalbaar. Wij verkennen een nieuw type qubit genaam kleurcentrum, wat van nature voorkomt op atomaire schaal in bepaalde halfgeleidende materialen. In ons materiaal onder studie, silicium carbide, bestaan honderden van dit soort centra die kunnen voldoen aan de eerder genoemde criteria, elk met zijn eigen voor- en nadelen voor toepassingen. Dit werk bevat twee hoofdlijnen. Ten eerste de ontwikkeling van experimentele technieken en analyse om kleurcentra in bulk te karakteriseren, gebruik makende van enkel licht, in een imperfect, onder spanning staand materiaal (wat de natuurlijke staat is voor zo’n materiaal, tenzij grote zorg wordt gedragen tijdens het groeien). Dit vergemakkelijkt de zoektocht naar het juiste kwantumsysteem voor de juiste taak. Ten tweede tonen we controlle over de kwantumtoestand van drie verschillende centra (twee typen zogeheten “divacancies”, met verschillende symmetrie, en molybdenum onzuiverheden), alleen gebruik makende van licht. Dit werk toont de sterke punten van deze defecten, en wijst de weg naar volledig optische kwantumtoepassingen ermee, verwerkt in een microchip.