Miniatura

Kwantowe wzbudzenia kolektywne w układach silnie skorelowanych elektronów: teoria w połączeniu z eksperymentem

 

Kierownik projektu: dr Maciej Fidrysiak

czas realizacji: 2022-2023

e-mail: maciej.fidrysiak[at]uj.edu.pl

 

 

 

Kwantowe układy silnie skorelowanych elektronów stanowią dynamicznie rozwijający się obszar fizyki materii skondensowanej, zarówno pod kątem badań podstawowych, jak i potencjalnych zastosowań technologicznych. Eksponowane miejsce w tej klasie materiałów zajmują nadprzewodniki wysokotemperaturowe oparte na miedzi (miedziany), które ewoluują w funkcji domieszkowania od antyferromagnetycznego izolatora, poprzez stan wysokotemperaturowego nadprzewodnictwa (HTSC), aż do fazy skorelowanego metalu. Poczyniony w ostatnich latach zasadniczy postęp w technikach eksperymentalnych, w szczególności rozwój rezonansowego nieelastycznego rozpraszania promieniowania X (RIXS), pozwoliły na badanie wzbudzeń kolektywnych (paramagnonów, plazmonów akustycznych) w fazie metalicznej tych i innych układów skorelowanych. Ponieważ mikroskopowy mechanizm tworzenia par Coopera w miedzianach nie jest w pełni dopracowany, eksperymenty te zainicjowały trwającą do dziś dyskusję na temat roli fluktuacji kwantowych w HTSC.

W naszym zespole rozwinięta została oryginalna metoda opisu teoretycznego kwantowych wzbudzeń kolektywnych w układach silnie skorelowanych elektronów, VWF+1/N, łączącą podejście wariacyjne (Variational Wave Function, VWF) oraz teoriopolowe rozwinięcie względem ilości rodzin fermionowych (1/N). Metoda jest obecnie zaimplementowana w postaci biblioteki Quantum Simulation Library (QSL) oraz została przetestowana względem wyznacznikowego kwantowego Monte-Carlo. Celem projektu jest podjęcie badań w zakresie wzbudzeń kolektywnych w miedzianach i układach pokrewnych we współpracy z zespołem doświadczalnym z Politechniki Mediolańskiej (Włochy).