ილიას სახელმწიფო უნივერსიტეტის სამეცნიერო კვლევების ონლაინ პლატფორმა

ISU Logo

ინსტიტუტები

კონდენსირებულ გარემოთა თეორიის და კვანტური გამოთვლების ცენტრი

ცენტრის ძირითადი ამოცანაა დაბალი განზომილების მქონე კვანტური სისტემების თეორიული კვლევა. დაბალგანზომილებიან სისტემებს მიეკუთვნება ბუნებაში არსებულ ან ხელოვნურად შექმნილ მყარსხეულოვანი ობიექტები, რომლებშიც ელემენტარული აგზნების დინამიკა შემოიფარგლება ერთი (D=1) ან ორი (D=2) სივრცითი განზომილებით. ასეთი სისტემების როგორც ექსპერიმენტული ასევე თეორიული კვლევა, დაიწყო გასული საუკუნის 60-იან წლებში, ხოლო  ნანოტექნოლოგიის განვითარებამ განაპირობა დაბალგანზომილებიანი სისტემების კვლევის მკვეთრი ზრდა. თანამედროვე ელექტრონიკისთვის ისეთი მნიშვნელოვანი მასალები როგორიცაა  შეუღლებული პოლიმერები (პოლიაცეტილენი), ორგანული მასალები, რომლებიც შედგება დიდი ბრტყელი მოლეკულების ჯაჭვებისგან (TTF-TCNQ, (TMTSF)2X), მაღალტემპერატურული ზეგამტარები - თავისი ფენოვანი სტრუქტურით და ნახევარგამტარული ჰეტეროსტრუქტურები რომლებშიც კვანტური ჰოლის ეფექტი დაიმზირება, ნანომეტრის მასშტაბის კვანტური მავთულები, ნახშირბადის ნანომილაკები და გრაფენის მონოფენები, სპინური ჯაჭვები და კიბე სტრუქტურები -- ყველა ეს ობიექტი დაბალგანზომილებიანია.

მკვლევართა განსაკუთრებული ინტერესის საგანია ფაზური გადასვლები იმ შესაძლო განსხვავებულ მოწესრიგებულ მდგომარეობათა შორის, რომლებიც  გააჩნია ძლიერ კორელირებულ  სისტემას. ჩვეულებრივი ფაზური გადასვლები დაკავშირებულია სისტემის ფიზიკური თვისებების მკვეთრ ცვლილებებთან გარე პარამეტრის, როგორიცაა ტემპერატურა ან წნევა, უსასრულოდ ვიწრო არეში ცვლილებისას. ასეთია მყარი მდგომარეობიდან  თხევადში ან თხევადიდან გაზობრივ მდგომარეობაში გადასვლები, ნორმალური მეტალური ფაზიდან ზეგამტარ მდგომარეობში  გადასვლა და ა.შ.. ყველა ამ შემთხვევაში, არსებული მაკროსკოპული წესრიგი (კრისტალური სტრუქტურა დნობის შემთხვევაში, სპინის პოლარიზაცია ფერომაგნიტებში და ა.შ.) იშლება სითბური ფლუქტუაციების გამო. ფაზური გადასვლების სრულიად განსხვავებული კლასს წარმოადგენს ე.წ. კვანტური ფაზური გადასვლები, რომლებიც ხორცილედება ტემპერატურის აბსოლუტურ  ნულზე.  ეს გადასვლები განპირობებულია კვანტური ფლუქტუაციებით (რომელთა წარმომავლობა დაკავშირებულია ჰაიზენბერგის განუზღვრელობის  პრინციპთან) და რომლებიც ვითარდება სისტემის ძირითად მდგომარეობაში რომელიმე არათერმული გარე  პარამეტრის (წნევა, შემადგენლობა ან მაგნიტური ველი და ა.შ.), სპეციალურ მნიშვნელობაზე.  ცენტრის საქ,იანობის ეღტ-ერთი მნიშვნელოვანი მიმართულებაა კვნტური ფაზური გადასვლების კვლევა  ერთგანზომილებიან (1D)  და კვაზიერთგანზომილებიან ძლიერ კორელირებულ და ფრუსტრირებულ კვანტურ მრავალნაწილაკოვან სისტემებში.

თანამედროვე ინფორმატიკის ერთ-ერთი ფუნდამენტური პრობლემაა კვანტური კომპუტერის შექმნა. კვანტური გამოთვლებისას ინფორმაცია ჩაწერილია ნანოსკოპური ობიექტის საშუალებით და აღიწერება კვანტური ბიტით, ანუ კუბიტით. როდესაც კვანტური ფლუქტუაციები ძლიერია, კუბიტში შენახული ინფორმაცია შეიძლება უფრო მალე გაქრეს (წაიშალოს ამ ფლუქტუაციების შედეგად), სანამ წარმოებული სასარგებლო გამოთვლა დასრულდება. ეს სერიოზულ პრობლემაა კვანტური გამოთვლის განხორციელების გზაზე. ამ პრობლემის გადასაჭრელად რამდენიმე პერსპექტიული მიდგომაა შემოთავაზებული დაბალგანზომილებიანი კონდენსირებულ მატერიის ფიზიკაში, მათ შორის არის მდგრადი, ღრეჭოვანი აღგზნების სპექტრის მქონე სტრუქტურების გამოყენება, სადაც ღრეჭოს სიდიდე განსაზღვრავს ინფორმაციის შენახვის დროს; მეორეა უჩვეულო სპინტრონიკული  კუბიტების გამოყენება, სადაც  დენის გადამტანთა სპინის ორიენტაციის გამოყენებით ხდება ინფორმაციის შენახვა და მესამე -  ტოპოლოგიური მდგრადი მდგომარეობების მქონე სტრუქტურების გამოყენება. ხსენებული საკითხები წარმოადგენს ცენტრის სამეცნიერო ინტერესების ერთ-ერთ მნიშვნელოვან მიმართულებას.

დაბალგანზომილებიან სისტემაში წარმოქმნილი უჩვეულო  მრავალნაწილაკო-ვანი ეფექტების ადეკვატური აღწერა ხერხდება ველის კვანტური თეორიის ისეთი მძლავრ მეთოდების გამოყენებით, როგორიცაა რენორმალიზაციის ჯგუფის მეთოდი, ბოზონიზაცია, კონფორმული ინვარიანტობა  და ინტეგრირებადობა. უკანასკნელ წლებში, თანამედროვე რიცხვითი (კომპუტერული) მეთოდების განვითარებამ ახალი იმპულსი შესძინა ამ სისტემების კვლევას დაფუძნებული ისეთ მიდგომებზე, როგორიცაა ზუსტი დიაგონალიზაცია, სიმკვრივის მატრიცის რენორმალიზაცია ჯგუფი, კვანტური მონტე-კარლოს მეთოდი და ტენზორული ქსელით სიმულაციები. ცენტრის ამოცანაა როგორც ანალიტური მეთოდებით სისტემების კვლევა, ასევე თანამედროვე რიცხვითი მეთოდებით კვლევების განვითარება.

პუბლიკაციები 2020-2025:

  1. A. Nersesyan, „Phase diagram of an interacting staggered Su-Schrieffer-Heeger two-chain ladder close to a quantum critical point“, Phys. Rev. B 102, 045108 (2020).        DOI: 10.1103/PhysRevB.102.045108
  2. L. Rossini, D. C. Cabra, G. I. Japaridze „Long-range alternating spin current order in a quantum wire with modulated spin-orbit interactions“,  Phys. Rev. B 101, 014441 (2020).    DOI: 10.1103/PhysRevB.101.014441
  3. Khastehdel Fumani, B. Beradze, S. Nemati, S. Mahdavifar and G. I. Japaridze, „Quantum correlations in the spin-1/2 Heisenberg XXZ chain with modulated Dzyaloshinskii-Moriya interaction”, Jour. Magn. Magnetic Materials 518, 167411 (2021).          DOI: 10.1016/j.jmmm.2020.167411   
  4. I. Japaridze , H. Cheraghi and S. Mahdavifar, „Magnetic phase diagram of a Spin-1/2 XXZ chain with modulated Dzyaloshinskii-Moriya interaction“,  Phys. Rev. E 104, 014134 (2021).    DOI: 10.1103/PhysRevE.104.014404
  5. Tsitsishvili, Titas Chanda,  M. Votto, P. Fromholz, M. Dalmonte,  A.A.  Nersesyan, “Phase diagram of Rydberg-dressed atoms on two-leg square ladders: Coupling supersymmetric conformal field theories on the lattice",  Phys. Rev. B 105, 155159 (2022).  DOI:10.1103/PhysRevB.106.155459
  1. Fromholz, M.Tsitsishvili, M.Votto, M.Dalmonte, A.Nersesyan, T. Chanda, “Phase diagram Rydberg-dressed atoms on two-leg triangular ladders, Phys. Rev. B 106, 155411 (2022). DOI:10.1103/PhysRevB.106.155411
  2. Beradze and A.A. Nersesyan , “Spectrum, Lifshitz transitions and orbital current in frustrated fermionic ladders with a uniform flux”  Eur. Phys. J. B 96, 2 (2023).          DOI: 10.1140/epjb/s10051-022-00472-0
  3. Shota Garuchava and G.I. Japaridze, “The mean-field ground state phase diagram of the half-filled mass-imbalanced t-t’ Ionic Hubbard Chain”, Proceeding of GNAS v17, N1 39-47 (2023).
  4. Sekania, Shota Garuchava, Jamal Berakdar, and G.I. Japaridze, “Mean-field ground-state phase diagram of the t – t’ ionic-Hubbard chain”, ArXiv/2211.10543
  5. L. Rossini and G. I. Japaridze,  „Repulsion driven metallic phase in the ground state of the half-filled t – t’ ionic Hubbard chain”, Phys. Rev. A 108,  063307  (2023).   ArXiv/2304.09027
  6. Shota Garuchava and George I. Japaridze, “The mean-field ground state phase diagram of the half-filled mass-imbalanced t-t’ Ionic Hubbard Chain”, Proceeding of the GNAS v17, N1 49-56 (2023).
  7. Garuchava, G.I. Japaridze and A.A.Nersesyan, “Orbital antiferromagnetic currents in a frustrated fermionic ladder”, Eur. Phys. J.  B 97, N9 139 (2024) .   arXiv/2407.19232
  8. Garuchava, B. Beradze, T. Sharia and G.I. Japaridze, “The large |U| expansion for a half-filled asymmetric Hubbard model on a triangular ladder in the presence of spin-dependent magnetic flux”  (in press) arXiv/2412.13657  DOI: 10.48550/arXiv.2412.13657
  9. I. Japaridze , Hadi Cheraghi and Saeed Mahdavifar, „Magnetic phase diagram of a Spin-1/2 XXZ chain with modulated Dzyaloshinskii-Moriya interaction“, Phys. Rev. E 104, 014134 (2021).   DOI: 10.1103/PhysRevE.104.014404
  10. M. Tsitsishvili, Titas Chanda, M. Votto, P. Fromholz, M. Dalmonte, A.A. Nersesyan “Phase diagram of Rydberg-dressed atoms on two-leg square ladders: Coupling supersymmetric conformal field theories on the lattice”  arXiv:2112.10421  (To appear in Phys.Rev. B)
  • გიორგი ჯაფარიძე
     
  • ალექსანდრე ნერსესიანი
     
  • შოთა გარუჩავა
     
  • ბაჩანა ბერაძე
ინსტიტუტები » ყველას ნახვა

კონტაქტი

(+995 32) 222 00 09
info@iliauni.edu.ge

© ილიას სახელმწიფო უნივერსიტეტი