ИСТРАЖИВАЊА: Квантни ожиљци у Nature издању

Слика која приказује повезаност Хилбертовог простора у квантном систему, настала помоћу програма Mathematica, у оквиру рада међу чијим се ауторима налазе и две истраживачице са Института, објављена је крајем јула 2020. године на почетној страни часописа Communications Physics који издаје најпрестижнији издавач у науци – Nature.

У јуну је у поменутом часопису објављен рад под називом Quantum scars of bosons with correlated hopping. Прва ауторка овог рада је Ана Худомал (на слици доле) из Лабораторије за примену рачунара у науци Института за физику у Београду, а коаутори су и др Ивана Васић из исте лабораторије, др Никола Рењо са Принстон универзитета и из Француског националног центра за научна истраживања и др Златко Папић са Универзитета у Лидсу.

Мада је, према речима Ане Худомал, уобичајено „да се у неинтеграбилним квантним системима почетна стања брзо термализују“, недавне квантне симулације на Ридберговим атомима дале су другачије резултате. „За одређене почетне конфигурације систем се неочекивано споро термализовао. Периодично се враћао у своје почетно стање и долазило је до дуговечних осцилација густине“, каже Ана Худомал и објашњава да је овај феномен касније теоријски објашњен постојањем квантних вишечестичних ожиљака. У питању су посебна својствена стања система, распоређена по целом енергетском спектру. „Њихове ентропије увезаности су значајно ниже од ентропија увезаности околних својствених стања са приближно истим енергијама“, објашњава даље Ана Худомал.

Када ће се у моделу појавити квантни ожиљци – једно је од питања на које истраживачи траже одговор. У раду објавеном овог лета Худомал и др Васић са својим колегама представљају реализацију ових ожиљака у једнодимензионалном бозонском моделу. „Проучавали смо неравнотежну динамику и анализирали корелационе функције и ентропију увезаности, чиме смо показали да је
постојање вишечестичних квантних ожиљака могуће и у моделу са ‘слабим’ кинетичким ограничењем у форми тунелирања потпомогнутим густином.'“, каже Худомал додајући да је њихов модел у извесном смислу у предности у односу на неке друге теоријске моделе. Наиме, овај или сличан модел би могао да се реализује и експериментално помоћу ултрахладних атома у оптичким решеткама што би допринело истраживању квантних вишечестичних ожиљака кроз експеримент.

На графовима, издвојеним на сајту угледног часописа, тачке представљају сва могућа стања овог система, а линије повезују она која могу да пређу једно у друго под дејством Хамилтонијана. Осим тога, слика приказује једну нетипичну ситуацију јер су нека стања више повезана међусобно него са остатком система, а према речима аутора ова особина Хилбертовог простора је значајна за неравнотежну динамику система.