Московский физико-технический институт

Лаборатория теоретической нанофизики (лаборатория закрыта 31.12.2016)

Ближайшие семинары по квантовой нанофизике
Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 13 декабря 2019 г., ИТФ, 11:30

П.Г. Гриневич, П.М. Сантини

Влияние малой диссипации на повторяемость аномальных волн в НУШ.

Нами получены аналитические формулы, описывающие влияние малых потерь/усиления на повторяемость аномальных волн в фокусирующем Нелинейном уравнении Шредингера для случая одной неустойчивой моды. Оказывается, даже очень малые потери (малое усиление) оказывает сильное влияние на статистику и характер повторений. В частности, наши формулы объясняют результаты численных экспериментов работы O. Kimmoun, H.C. Hsu, H. Branger, M.S. Li, Y.Y. Chen, C. Kharif, M. Onorato, E.J.R. Kelleher, B. Kibler, N. Akhmediev, A. Chabchoub 2016 года.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 13 декабря 2019 г., ИТФ, 14:30

1. Иван Цицилин (МИСиС, РКЦ)

Эксперименты со сверхпроводящими кубитами

Развитие технологии производства и измерения сверхпроводящих кубитов в России уже позволяет создавать многокубитные связанные системы, из которых можно делать различные аналоговые и цифровые симуляторы. Полученный в создании двухкубитных гейтов опыт показал нам направление для дальнейшего развития в этой сфере: какие типы гейтов необходимо использовать и улучшать, как выключать остаточное ZZ взаимодействие во время простаивания кубитов. Я представлю наши результаты и расскажу о потенциальных способах продвижения в этих областях.

Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 13 декабря 2019 г., ИТФ, 15:30

2. Антон Хвалюк

Обзор основных алгоритмов квантовых симуляций

Из-за аппаратных ограничений существующие квантовые процессоры способны производить лишь определенный набор унитарных операций над одним или двумя квантовыми битами в течение конечного промежутка времени, после которого устройство теряет когерентность. Чтобы использовать подобные устройства для симуляции произвольного вида гамильтонианов, необходимо строить приближения, позволяющие с помощью доступных операций воспроизвести произвольный оператор эволюции и при этом использующие как можно меньше обращений к квантовому устройству.

Известно несколько принципиально различных алгоритмов построения подобных приближений, и в данном обзоре мы рассмотрим наиболее активно изучаемые:

  • метод Suzuki-Trotter, основанный на хорошем приближении экспоненты от суммы эрмитовых операторов через экспоненты от каждого из членов суммы,
  • прямое разложение экспоненты оператора эволюции в ряд Тейлора по времени эволюции,
  • метод Quantum Signal Processing, основанный на эффективном методе симуляции полиномов от заданного эрмитового оператора, что затем используется для полиномиальной аппроксимации экспоненты от оператора эволюции.

Мы разберем детали работы каждого из представленных алгоритмов, обсудим существующие оценки для их времени работы и числа используемых элементарных операций.

Наш адрес:

г.Долгопрудный
Московский физико-технический институт
Лабораторный корпус МФТИ, к.122

контактный адрес: nanotheory@phystech.edu (заведующий лабораторией М.В.Фейгельман, зам. зав. И.В.Загороднев)

Направления исследований
  • Мезоскопические электронные системы
  • Cверхпроводящие гибридные структуры
  • Квантовые фазовые переходы
  • Спинтроника
  • Двумерный электронный газ. Квантовый эффект Холла
  • Квантовый магнетизм и системы с "топологическим порядком"
  • Физика квантовых вычислений
Недавние семинары по квантовой нанофизике
Семинар сектора квантовой мезоскопики, пятница 29 ноября 2019 г., ИТФ, 15:00

В.Кузнецов (экспериментальная часть) и С.Дикман (теоретическая часть)

Совместный доклад по работе С.Дикмана, Л.Кулика и В.Кузнецова (ИФТТ)
"Coherence-decoherence transition in a spin-magnetoexcitonic ensemble in a quantum Hall system"

In the talk, we focus on the physics of magneto-excitons in a quantum Hall insulator at the filling factor of 2. The simplest realizations are magneto-excitons formed by an electron promoted from the occupied zeroth Landau level to the empty first Landau level and by the vacancy under the Fermi level. There are two magneto-excitons: a spin-singlet with total spin S = 0; and a spin-triplet (CSFE) with total spin S = 1. The first one is magneto-plasmon which decays with the emission of a photon. In contrast, the CSFE is not radiatively active owing to electron spin conservation and its energy is lower than the cyclotron energy. Consequently, spin-triplet magneto-excitons exhibit relaxation time reaching up to 900 us. We also discovered condensation of excitons by measurement of exciton lifetime in a temperature range of 0.5–1.5 K. Here we report on spin exciton transfer at distance exceeding 200 μm by pump-probe photo-luminescence measurements and photo-resonant reflection. These effects exhibit threshold both in excitation power and temperature.

The experimental studies on CSFE ensembles that have to obey the Bose-Einstein statistics signal the emergence of an excitonic coherent phase. In the present paper, the theory is developed of the weakly interacting Bose gas of spin-cyclotron excitations in terms of a virial correction to the single magnetoexciton energy. The condition for a coherent-incoherent phase transition is discussed. It is expected to be strongly related to the studied long-distant inter-excitonic correlations. The results obtained theoretically are discussed in terms of their agreement with specific experimental data.

Ученый Совет ИТФ им. Л.Д.Ландау, пятница 29 ноября 2019 г., ИТФ, 11:30

Baerbel Rethfeld (Technische Universitaet Kaiserslautern, Germany)

Relaxation dynamics of nonequilibrium electrons in laser-excited solids

When an ultrashort laser pulse of visible light is absorbed by a solid, mainly the electrons in the material are excited. In metals, free electrons in the conduction band can directly absorb photons. In semiconductors and dielectrics, on the other hand, a band gap has to be overcome first, as almost no free electrons are present at room temperature in the unexcited material. Due to this excitation, the electronic system, or the so-called electron-hole plasma, is in a nonequilibrium state. A sequence of different relaxation processes transfers the material into a new equilibrium. Depending on the interaction associated with the particular relaxation process, it occurs on a characteristic timescale. On the basis of complete Boltzmann-type collision integrals, we calculate the transient distribution functions of electrons and phonons in different materials. We consider electron-electron interaction, different ionization processes, as well as electron-phonon coupling. By that we trace the relaxation cascade of nonequilibrium electrons after ultrafast heating. Distinct material properties enter through the density of states of the electrons in the conduction band. We study in particular noble metals, dielectrics and ferromagnets. In noble metals and ferromagnets, d-electrons play an important role, whereas in dielectrics two separated bands govern the dynamics and the ionization state may differ from. We show, that the electron distributions deviate from Fermi distributions for timescales up to a few picoseconds. While the initial thermalization within one band has an intrinsic timescale of typically only a few tens of femtoseconds, nonequilibrium occupations of the different bands as well as continous electron-phonon coupling can drive the conduction electrons out of equilibrium for much longer times [1, 2]. We present in detail the mutual influence of different interaction and relaxation processes.
[1] N. Brouwer and B. Rethfeld, Phys. Rev. B 95, 245139 (2017). [2] S.T. Weber and B. Rethfeld, Phys. Rev. B 99, 174314 (2019).