Konzorcium, fő p.: Kvantum fázisok és fázisátalakulások hangolható korrelált rendszerekben  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »
 

Projekt adatai

  
azonosító
73361
típus K
Vezető kutató Zaránd Gergely Attila
magyar cím Konzorcium, fő p.: Kvantum fázisok és fázisátalakulások hangolható korrelált rendszerekben
Angol cím Consortional main: Quantum phases and phase transitions in tunable correlated systems
magyar kulcsszavak fázisátalakulás, kritikusság, szupravezetés, korrelációk
angol kulcsszavak phase transitions, criticality, superconductivity, correlations
megadott besorolás
Fizika (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)100 %
Ortelius tudományág: Kondenzált anyagok tulajdonságai
zsűri Fizika 1
Kutatóhely Elméleti Fizika Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem)
résztvevők Borda László
Dóra Balázs
Tőke Csaba
Varga Imre
Varjas Dániel
projekt kezdete 2008-07-01
projekt vége 2012-12-31
aktuális összeg (MFt) 8.329
FTE (kutatóév egyenérték) 2.98
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
Az alacsonyhőmérsékletű atomi gázok és mezoszkopikus szerkezetek tanulmányozásában elért újabb kísérleti előrelépések lehetővé teszik olyan rendszerek készítését, amelyekben a fermionok és bozonok közötti kölcsönhatás finoman hangolható. Ezekkel az új és jól definiált Hamilton operátorral rendelkező mesterséges rendszerekkel olyan jelenségeket tanulmányozhatunk, amelyek szokásos erősen korrelált d- ill. f- elektron rendszerekben, továbbá szerves vezetőkben fordulnak elő. Ezek a hangolható rendszerek további új erősen korrelált kvantum fázisokat és fázisátalakulásokat is mutatnak, amelyeknek nincs ismert párja korrelált d- és f-elektron anyagokban.

A jelen pályázatban egy- és kétdimenziós alacsonyhőmérsékletű atomi gázok egzotikus fázisainak és fázisátalakulásainak, valamint egyszerű mezoszkopikus rendszerek kvantum fázisátalakulásainak vizsgálatát tervezzük. Többek között vizsgálnánk 3-komponensű vonzó (ill. taszító) fermion és bozon rendszereket: vonzó kölcsönhatás esetében az új, általunk felfedezett trion-szupravezető fázisátalakulás dinamikáját, taszító kölcsönhatás esetében pedig a Mott-szigetelő fázisban a nematikus fázisok mibenlétét szeretnénk tanulmányozni. Kutatásaink tárgyát képezik majd továbbá kvantum fázisátalakulást mutató sok-pötty rendszerek is.

Vizsgálataink során hathatós numerikus és analitikus módszereket ötvözünk majd, közöttük sűrűség mátrix renormálási csoport (DMRG) és sűrűség mátrix numerikus renormálási csoport (DMNRG), illetve dinamikus átlagtérelmélet (DMFT) módszereket, továbbá bozonizációt, variációs közelítést, segédrészecske számolást, valamint effektív térelméleti megközelítést is alkalmazunk. Analízisünk fontos lépést jelent majd a korrelált anyag újszerű fázisainak megértésben.
angol összefoglaló
Recent developments in experiments on ultracold atomic gases and mesoscopic devices made it possible to fabricate systems of interacting bosons and fermions with tunable parameters and geometry. These new artificial systems can be used to simulate phenomena occurring in traditional strongly correlated systems like d and f electron materials and organic conductors, however, the Hamiltonians that describe them are much better defined. Moreover, these tunable systems also exhibit new strongly correlated quantum phases and phase transitions, which do not have a known counterpart in d- and f-electron systems.

In the present proposal we shall study exotic phases and phase transitions of interacting cold atoms in one and two dimension, and investigate quantum phase transitions in simple correlated mesoscopic structures. Among others, we plan to study 3-component fermionic and bosonic systems with both attractive and repulsive interactions. We shall explore the dynamics of a new trion-superconductor phase transition, recently discovered by some of us, and also the structure of the Mott insulating phase, where spin-nematic phases appear. Multi-dot systems displaying quantum phase transitions shall also be investigated.

We shall combine powerful numerical and analytical methods such as density matrix and density matrix numerical renormalization group (DMRG and DMNRG) methods, exact diagonalization (ED), dynamical mean field theory (DMFT), and also modern field theoretical methods such as bosonization, variational approaches, slave particle calculations, and effective field theoretical computations to understand the structure of these novel phases of matter.




 

Zárójelentés

  
kutatási eredmények (magyarul)
A pályázat célja egyfelől mezoszkópikus áramkörökbeli korrelált állapotok tanulmányozása volt nem egyensúlyi körülmények között, másfelől pedig ultrahideg atomi rendszerek illetve korrelált modellek egzotikus állapotainak feltérképezését tűztük ki célul. Kiemelkedőek a rendezetlen kvantum rendszerek lokalizált illetve üveg állapotainak leírására vonatkozó eredmények, az SU(N) Mott szigetelők kvantum fázisaira vontakozó eredményeink, a kölcsönható rendszerekbeli kvantum kvencs számítások eredményei, az U(1) spin folyadékokra vonatkozó eredményeink, valamint a nem egyensúlyi rendszerek zaj spektrumára vonatkozó - kísérletileg is igazolt eredmények. A kutatás eredményeképp többek között 11 Physical Review Letters közlemény, 1 Physical Review X, 1 Nanoscale publikáció és 39 Physical Review cikk született. A kutatómunkába 11 diák kapcsolódott be, munkájuk nyomán 7 díjazott TDK dolgozat, 4 BSc diplomamunka, 4 MSc diplomamunka és 3 doktori disszertáció született.
kutatási eredmények (angolul)
The goal of this proposal was to study correlated states of mesoscopic circuits under non-equilibrium conditions, on the one hand, and to search for novel exotic quantum states of tunable cold atomic systems and other correlated systems, and to characterize these states, on the other hand. Of special importance are our results regarding the various quantum phases of SU(N) Mott insulators, the results concerning the description of localized and glassy states of disordered quantum systems, the characterization of U(1) spin liquid states, our studies of quantum quench in interacting many-body systems, and finally, the theoretical results regarding the non-equilibrium noise spectrum in correlated mesoscopic circuits - also confirmed experimentally. Among others, the research project resulted in 11 Physical Review Letters, one Physical Review X, one Nanoscale, and 39 Physical Review publications. Eleven students were integrated into this project, and their devoted research resulted so far in 7 (awarded) student's research project (TDK), 4 BSc theses, 4 MSc theses, and 3 PhD dissertations.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=73361
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

  
Horváth Bertalan: A nemegyensúlyi Anderson szennyező modell vizsgálata perturbatív térelméleti módszerekkel, BME Központi Könyvtár, 2012
Romhányi Judit: Exotic ordering and multipole excitations in anisotropic systems, BME Központi Könyvtár, 2012
Tóth, Tamás András: Quadrupolar Ordering in Two-Dimensional Spin-One Systems, École Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL, 2011
Ákos Rapp, Peter Schmitteckert, Gábor Takács, Gergely Zaránd: Asymptotic scattering and duality in the one-dimensional three-state quantum Potts model on a lattice, New Journal of Physics 15, 013058, 2013
Frank Pollmann, Masudul Haque, Balázs Dóra: Linear quantum quench in the Heisenberg XXZ chain: time dependent Luttinger model description of a lattice system, Phys. Rev. B (RC), in print, 2013
B. Horváth, B Lazarovits, and G. Zaránd: Fluctuation-exchange approximation theory of the nonequilibrium singlet-triplet transition, Phys. Rev. B 84, 205117, 2012
F. Crépin, G. Zaránd, and P. Simon: Mixtures of ultracold atoms in one-dimensional disordered potentials, Phys. Rev. A 85, 023625, 2012
J. Basset, A. Yu. Kasumov, C. P. Moca, G. Zaránd, P. Simon, H. Bouchiat, and R. Deblock: Measurement of Quantum Noise in a Carbon Nanotube Quantum Dot in the Kondo Regime, Phys. Rev. Lett. 108, 046802, 2012
C. P. Moca, A. Alex, J. v. Delft, and G. Zaránd: SU(3) Anderson impurity model: A numerical renormalization group approach exploiting non-Abelian symmetries, Phys. Rev. B 86, 195128, 2012
Szabolcs Csonka, Ireneusz Weymann and Gergely Zarand: An electrically controlled quantum dot based spin current injector, Nanoscale, 4, 3635-3639, 2012
J. A. Mendez-Bermudez, A. Alcazar-Lopez, and I. Varga: Multifractal dimensions for critical random matrix ensembles, Europhysics Letters 98, 37006, 2012
L. Ujfalusi and I. Varga: Anderson localization at large disorder, Physical Review B 86, 125143, 2012
S Kettemann, E. R. Mucciolo, I. Varga, and K. Slevin: Kondo-Anderson transitions, Physical Review B 85, 115112, 2012
I. Varga, S. Kettemann, and E. R. Mucciolo: Local pseudogaps and free magnetic moments at the Anderson metal-insulator transition: numerical simulation using power-law band random matrices, International Journal of Modern Physics: Conference Series, 11, 102, 2012
M. Kanász-Nagy and G. Zaránd: Global superfluid phase diagram of a three-component fermion mixture with magnetic ordering, Phys. Rev. B 86, 064519, 2012
Gábor Fábián, Balázs Dóra, Ágnes Antal, Lénárd Szolnoki, László Korecz, Antal Rockenbauer, Norbert M. Nemes, László Forró, Ferenc Simon: Testing the Elliott-Yafet spin-relaxation mechanism in KC8; a model system of biased graphene, Phys. Rev. B 85, 235405, 2012
Balázs Dóra, Ádám Bácsi, Gergely Zaránd: Generalized Gibbs ensemble and work statistics of a quenched Luttinger liquid, Phys. Rev. B 86, 161109(R), 2012
K. Boguslawski, P. Tecmer, Ö. Legeza, and M. Reiher: Entanglement Measures for Single- and Multi-Reference Correlation Effects, J. Phys. Chem. Lett., 2012, 3 (21), 3129-3135, 2012
L. Demkó, S. Bordács, T. Vojta, D. Nozadze, F. Hrahsheh, C. Svoboda, B. Dóra, H. Yamada, M. Kawasaki, Y. Tokura, and I. Kézsmárki: Disorder Promotes Ferromagnetism: Rounding of the Quantum Phase Transition in Sr1-xCaxRuO3, Phys. Rev. Lett. 108, 1857012 (2012), 2012
Takeo Wakutsu, Masaaki Nakamura, Balázs Dóra: Layer-resolved conductivities in multilayer graphenes, Phys. Rev. B 85, 033403, 2012
K. Boguslawski, K. H. Marti, Ö. Legeza, and M. Reiher: Accurate ab initio spin densities, J. Chem. Theory Comput., 2012, 8 (6), pp 1970-1982, 2012
G. Barcza, E. Szirmai, Ö. Legeza, and J. Sólyom: Emergence of mixed quintet superfluidity in the chain of partially polarized spin-3/2 ultracold atoms, Phys. Rev. A 86, 061602, 2012
Ö. Legeza, T. Rohwedder, and R. Schneider: Numerical Approaches for High-Dimensional PDEs for Quantum Chemistry, Encyclopedia of Applied and Computational Mathematics, B. Engquist (ed.), Springer, 2012
G. Barcza, Ö. Legeza, R. M. Noack, and J. Sólyom: Dimerized phase in the cross-coupled antiferromagnetic spin ladder, Phys. Rev. B 86, 075133, 2012
Mark Thomas, Torsten Karzig, Silvia Viola Kusminskiy, Gergely Zaránd, and Felix von Oppen: Scattering theory of adiabatic reaction forces due to out-of-equilibrium quantum environments, Phys. Rev. B 86, 195419, 2012
J. Romhányi and K. Penc: Multiboson spin-wave theory for Ba2CoGe2O7, a spin-3/2 easy-plane Néel antiferromagnet with strong single-ion anisotropy, Phys. Rev. B 86, 174428/1-10, 2012
P. Corboz, M. Lajkó, A. M. Läuchli, K. Penc, and F. Mila: Spin-orbital quantum liquid on the honeycomb lattice, Phys. Rev. X 2, 041013/1-11, 2012
P. Corboz, K. Penc, F. Mila, and A. M. Läuchli: Simplex solids in SU(N) Heisenberg models on the kagome and checkerboard lattices, Phys. Rev. B 86, 041106(R)/1-5, 2012
K. Penc, J. Romhányi, T. Rõõm, U. Nagel, Á. Antal, T. Fehér, A. Jánossy, H. Engelkamp, H. Murakawa, Y. Tokura, D. Szaller, S. Bordács, and I. Kézsmárki: Spin-stretching modes in non-centrosymmetric magnets: spin-wave excitations in the multiferroic Ba2CoGe2O7, Phys. Rev. Lett. 108, 257203/1-5, 2012
S. E. Korshunov, F. Mila, and K. Penc: Degeneracy and ordering of the non-coplanar phase of the classical bilinear-biquadratic Heisenberg model on the triangular lattice, Phys. Rev. B 85, 174420/1-9, 2012
T. A. Tóth, A. M. Läuchli, F. Mila, and K. Penc: Competition between two- and three-sublattice ordering for S=1 spins on the square lattice, Phys. Rev. B 85, 140403(R)/1-5, 2012
B. Bauer, P. Corboz, A. M. Läuchli, L. Messio, K. Penc, M. Troyer, and F. Mila: Three-sublattice order in the SU(3) Heisenberg model on the square and triangular lattice, Phys. Rev. B 85, 125116/1-11, 2012
N. Shannon, O. Sikora, F. Pollmann, K. Penc, and P. Fulde: Quantum Ice : a quantum Monte Carlo study, Phys. Rev. Lett. 108, 067204/1-5, 2012
M. Lajkó, P. Sindzingre, and K. Penc: Exact ground states with deconfined gapless excitations for the 3 leg spin-1/2 tube, Phys. Rev. Lett. 108, 017205/1-5, 2012
C. P. Moca, I. Weymann, and G. Zarand: Theory of ac spin current noise and spin conductance through a quantum dot in the Kondo regime: Equilibrium case, Phys. Rev. B 84, 235441, 2011
Varjas Daniel: Effects of Magnetic Anisotropy in Classical Heisenberg Pyrochlore Antiferromagnet, BME Központi Könyvtár, 2011
C. P. Moca, A. Roman, and D. C. Marinescu: Thermal conductance of a two-channel Kondo model, Phys. Rev. B 83, 245308, 2011
B. Horovitz, P. Le Doussal and G. Zarand: Zero temperature geometric spin dephasing on a ring in presence of an Ohmic environment, Europhysics Letters 95, 57004, 2011
Balázs Dóra, Masudul Haque, and Gergely Zaránd: Crossover from Adiabatic to Sudden Interaction Quench in a Luttinger Liquid, Phys. Rev. Lett. 106, 156406, 2011
C. P. Moca, P. Simon, C. H. Chung, and G. Zaránd: Nonequilibrium frequency-dependent noise through a quantum dot: A real-time functional renormalization group approach, Phys. Rev. B 83, R201303, 2011
L. Ujfalusi, I. Varga, and D. Schumayer: Quantum chaos in one dimension?, Phys. Rev. E 84 (016230), 2011
G. Barcza, Ö. Legeza, K. H. Marti, and M. Reiher: Quantum-information analysis of electronic states of different molecular structures, Phys. Rev. A 83, 012508, 2011
J. Romhányi, K. Totsuka, and K. Penc: The effect of Dzyaloshinskii-Moriya interactions on the phase diagram and magnetic excitations of SrCu2(BO3)2, Phys. Rev. B 83, 024413/1-18, 2011
A. Miyata, H. Ueda, Y. Ueda, Y. Motome, N. Shannon, K. Penc, and S. Takeyama: Novel Magnetic Phases Revealed by Ultra-High Magnetic Field in the Frustrated Magnet ZnCr2O4, J. Phys. Soc. Jpn. 80, 074709/1-6, 2011
P. Ribeiro, P. D. Sacramento, and K. Penc: Finite energy spectral function of an anisotropic 2D system of coupled Hubbard chains, Phys. Rev. B 84, 045112/1-15, 2011
O. Sikora, N. Shannon, F. Pollmann, K. Penc, and P Fulde: Extended quantum U(1)-liquid phase in a three-dimensional quantum dimer model, Phys. Rev. B 84, 115129/1-20, 2011
P. Corboz, A. M. Läuchli, K. Penc, M. Troyer, and F. Mila: Simultaneous dimerization and SU(4) symmetry breaking of 4-color fermions on the square lattice, Phys. Rev. Lett. 107, 215301/1-5, 2011
J. Romhányi, F. Pollmann, and K. Penc: Supersolid phase and magnetization plateaus observed in anisotropic spin-3/2 Heisenberg model on bipartite lattices, Phys. Rev. B 84, 184427/1-14, 2011
J. Romhányi, M. Lajkó, and K. Penc: Zero- and finite-temperature mean field study of magnetic field induced electric polarization in Ba2CoGe2O7: The effect of the antiferroelectric coupling, Phys. Rev. B 84, 224419/1-8, 2011
A. Kiss and F. Simon: Theoretical model for the low-temperature ordering of Pr in PrBa2Cu3O6+x, Phys. Rev. B 82, 174413/1-6, 2010
T. A. Tóth, A. M. Läuchli, F. Mila, and K. Penc: Three-sublattice ordering of the SU(3) Heisenberg model of three-flavor fermions on the square and cubic lattices, Phys. Rev. Lett. 105, 265301/1-4, 2010
G. Barcza, Ö. Legeza, F. Gebhard, and R. M. Noack: Density matrix renormalization group study of excitons in polydiacetylene chains, Phys. Rev. B 81, 045103, 2010
V. Murg, F. Verstraete, Ö. Legeza, and R. M. Noack: Simulating strongly correlated quantum systems with tree tensor networks, Phys. Rev. B 82, 205105, 2010
C. P. Moca, I. Weymann, and G. Zaránd: Theory of frequency-dependent spin current noise through correlated quantum dots, Phys. Rev. B 81, 241305(R), 2010
I. Kuznetsova, N. Gőgh, J. Förstner, T. Meier, S. T. Cundiff, I. Varga, and P. Thomas: Modeling excitonic line shapes in weakly disordered semiconductor nanostructures, Phys. Rev. B 81, 075307, 2010
Ireneusz Weymann and László Borda: Underscreened Kondo effect in quantum dots coupled to ferromagnetic leads, Phys. Rev. B 81, 115445, 2010
B. Horvath, B. Lazarovits, G. Zarand: Perturbative theory of the non-equilibrium singlet-triplet transition, Journal of Physics: Conference Series 200 (2010) 012063, 2010
Valentina Brosco, Markus Jerger, Pablo San-Jose, Gergely Zarand, Alexander Shnirman, Gerd Schön: Resonant all-electric spin pumping with spin-orbit coupling, Phys. Rev. B 82, R041309 (rapid communication), 2010
A. J. Martínez-Mendoza, J. A. Mendez-Bermudez, Victor A. Gopar, and I. Varga: Conductance statistics for the power-law banded random matrix model, AIP Conf. Proc. 1319, 41, 2010
B. Horváth, B. Lazarovits, and G. Zaránd: Nonequilibrium transport theory of the singlet-triplet transition: Perturbative approach, Phys. Rev. B 82, 165129, 2010
François Crépin, Gergely Zaránd, and Pascal Simon: Disordered One-Dimensional Bose-Fermi Mixtures: The Bose-Fermi Glass, Phys. Rev. Lett. 105, 115301, 2010
C. P. Moca and A. Roman: Quantum phase transition in a gapped Anderson model: A numerical renormalization group study, Phys. Rev. B 81, 235106, 2010
S. Kettemann, E. R. Mucciolo, I. Varga: Critical Metal Phase at the Anderson Metal-Insulator Transition with Kondo Impurities, Phys. Rev. Lett. 103, 126401, 2009
L. Borda, M. Garst and J. Kroha: Kondo “underscreening” cloud: spin-spin correlations around a partially screened magnetic impurity, Phys. Rev. B 79, 100408(R), 2009
J. Merino, L. Borda and P. Simon: Toward a microscopic description of Kondo dimers on metallic surfaces, Europhys. Lett.85, 47002, 2009
Moca CP, Sheu BL, Samarth N, Schiffer P, and Zarand G: Scaling Theory of Magnetoresistance and Carrier Localization in Ga1-xMnxAs, Phys. Rev. Lett. 102, 137203, 2009
Ribhu K. Kaul, Denis Ullmo, Gergely Zaránd, Shailesh Chandrasekharan, and Harold U. Baranger: Ground state and excitations of quantum dots with magnetic impurities, Phys. Rev. B 80, 035318, 2009
Rapp A, Zarand G: Universal diffusive decay of correlations in gapped one-dimensional systems, European Phys. J. B 67, 7-13, 2009
Alcazar-Lopez A, Mendez-Bermudez JA, Varga I: Broken time-reversal symmetry scattering at the Anderson transition, ANNALEN DER PHYSIK 18, 896-900 (2009), 2009
O. Sikora, F. Pollmann, N. Shannon, K. Penc, and P. Fulde: Quantum liquid with deconfined fractional excitations in three dimensions, Phys. Rev. Lett. 103, 247001/1-4, 2009
C. Mund, Ö. Legeza, and R. M. Noack: Quantum information analysis of the phase diagram of the half-filled extended Hubbard model, Phys. Rev. B 79, 245130/1-11, 2009
Mendez-Bermudez JA, Gopar VA, Varga I: Conductance distribution at criticality: one-dimensional Anderson model with random long-range hopping, ANNALEN DER PHYSIK 18, 891-895, 2009
Cătălin Paşcu Moca, Gergely Zaránd, and Mona Berciu: Theory of optical conductivity for dilute Ga1−xMnxAs, Phys. Rev. B 80, 165202, 2009
Gogh N, Thomas P, Kuznetsova I, et al.: Localization of excitons in weakly disordered semiconductor structures: A model study, ANNALEN DER PHYSIK 18, 905-909, 2009
J. Sabio, L. Borda, F. Guinea and F. Sols: Phase diagram of a confined dissipative quantum particle, Phys. Rev. B 78, 085439, 2008




 

Projekt eseményei

  
2012-05-16 10:22:21
Résztvevők változása
2011-06-30 11:17:00
Résztvevők változása
2011-04-01 13:09:38
Résztvevők változása



vissza »