Projekt

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Advanced Computional Methods for Strongly Correlated Quantum Systems

Titel Englisch Adcanced Computional Methods for Strongly Correlated Quantum Systems
Gesuchsteller/in Troyer Matthias
Nummer 145300
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Institut für Theoretische Physik ETH Zürich
Hochschule ETH Zürich - ETHZ
Hauptdisziplin Physik der kondensierten Materie
Beginn/Ende 01.03.2013 - 29.02.2016
Bewilligter Betrag 167'550.00
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Alle Disziplinen (3)

Disziplin
Physik der kondensierten Materie
Andere Gebiete der Physik
Theoretische Physik

Keywords (2)

computational physics; strongly correlated systems

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Emergente Phänomene in Quanten-Veilteilchen zu verstehen ist eine der grössten Herausforderungen in der modernen Festkörperphysik. Insbesondere bei sogenannten stark korrelierten Systemen sind genaue numerische Methoden nötig, um diese Phänomene zu studieren. Das Ziel der Forschergruppe FOR1807 ist die Entwicklung und Anwendung neuartiger numerischer Methoden, um neue Erkenntnisse im Bereich der stark korrelierten Materie zu erlangen.
Lay summary
Vielteilchensysteme zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Eigenschaften nicht einfach aus der Summe der Einzelteile verstanden werden können, sondern dass neue, unerwartete Phänomene aus dem Zusammenwirken vieler Teilchen entstehen können. Diese sogenannten emergenten Phänomene bilden die Grundlage der modernen Forschung in verschiedenen Bereichen, von der Biologie bis zur Festkörperphysik. The Forschergruppe FOR1807 mit dem Titel "Advanced Computational Methods for Strongly Correlated Quantum Systems" fokussiert sich auf die Festkörperphysik, und hat zum Ziel neuartige numerische Methoden für sogenannte stark korrelierte Systeme zu entwickeln, in denen die Emergenz eine zentrale Rolle spielt. Können wir, ausgehend von den Gesetzen der Quantenmechanik, die Vielfalt der Phänomene von Quanten-Vielteilchensystemen begreifen? Bis heute gibt es keine einzelne Methode, die immer zum Erfolg führt. Vielmehr ist in vielen Fällen ist eine Synergie aus verschiedenen Methoden notwendig, um ein solches System zu erfolgreich zu studieren. Das Ziel der Forschergruppe ist der Zusammenschluss führender Gruppen aus dem deutschsprachigen Raum in Europa, die in diesem Bereich tätig sind. Nebst Gruppen von mehreren Universitäten in Deutschland sind auch die ETH Zürich und die Universität Innsbruck an der Forschergruppe beteiligt. Der Grossteil des finanziellen Forschungsbeitrages (rund 1.5 Millionen Euros für drei Jahre) werden für die Unterstützung von Doktoranden und Postdocs verwendet. Zudem werden Sommerschulen, internationale Konferenzen und Seminare organisiert, die es den beteiligten Forschern erlauben, Teil eines breiten Netzwerks zu werden, und Know-how über die besten numerischen Methoden im Bereich der Quanten-Vielteilchensystemen zu erlangen. 

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 12.03.2013

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
Probing the stability of the spin-liquid phases in the Kitaev-Heisenberg model using tensor network algorithms
Iregui Juan Osorio, Corboz Philippe, Troyer Matthias (2014), Probing the stability of the spin-liquid phases in the Kitaev-Heisenberg model using tensor network algorithms, in PHYSICAL REVIEW B, 90(19), 195102.
Magnetization of SrCu2(BO3)(2) in Ultrahigh Magnetic Fields up to 118 T
Matsuda Y. H., Abe N., Takeyama S., Kageyama H., Corboz P., Honecker A., Manmana S. R., Foltin G. R., Schmidt K. P., Mila F. (2013), Magnetization of SrCu2(BO3)(2) in Ultrahigh Magnetic Fields up to 118 T, in PHYSICAL REVIEW LETTERS, 111(13), 137204.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
Guifré Vidal, Perimeter Institute for Theoretical Physics Kanada (Nordamerika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Philippe Corboz, University of Amsterdam Niederlande (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Advanced Numerical Algorithms for Strongly Correlated Quantum Systems Vortrag im Rahmen einer Tagung Probing the stability of the spin liquid phases in the Kitaev-Heisenberg model using tensor network algorithms 23.02.2015 Würzburg, Deutschland Osorio Iregui Juan;
Condensed Matter Physics Seminar Einzelvortrag Tensor network algorithms for 2D strongly correlated lattice systems 12.11.2014 University of Amsterdam, Niederlande Osorio Iregui Juan;
Quantum Matter Conference Poster Probing the stability of the spin liquid phases in the Kitaev-Heisenberg model using tensor network algorithms 15.06.2014 Benasque, Spanien Osorio Iregui Juan;
Fall School 2013 on Advanced Algorithms for Correlated Quantum Matter Vortrag im Rahmen einer Tagung 2 lectures on Tensor networks 30.09.2013 Würzburg, Deutschland Corboz Philippe;
Workshop Tensor network algorithms in computational physics and numerical analysis Poster Studying the stability of the spin-liquid phase in the Kitaev honeycomb model using iPEPS 15.05.2013 Zürich, Schweiz Osorio Iregui Juan;


Auszeichnungen

Titel Jahr
Aneesur Rahman Prize for Computational Physics 2016
ERC Starting Grant 2016

Abstract

Recently, there have been a number of very promising new developments in numerical methods for strongly correlated quantum systems. These methods include quantum Monte Carlo, the density-matrix renormalization group (DMRG) and its generalizations (so-called tensor network algorithms), and self-consistent dynamical cluster methods. The aim of this project is to form a coherent network of active researchers in Germany, Austria, and Switzerland, who have made significant contributions to this progress in numerical methods, in order to share expertise and ideas as well as to develop efficient algorithms for the current generation of high-performance computing hardware. Applications include strongly correlated materials, nanostructures, and cold atomic gases. There is potential to make significant advances in long-standing fundamental problems in correlated quantum systems such as frustrated magnetism, doped Mott insulators, and interacting bosonic and coupled fermion-boson systems.
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