BEGIN:VCALENDAR VERSION:2.0 PRODID:-//CERN//INDICO//EN BEGIN:VEVENT SUMMARY:State-Based Characterisation of Quantum Matter DTSTART:20260615T070000Z DTEND:20260615T100000Z DTSTAMP:20260528T105300Z UID:indico-event-9732@indico.fysik.su.se DESCRIPTION:Speakers: Miguel Martínez (KTH)\n\nOpponent: Associate profes sor Fernando de Juan\, Donostia International Physics Center\, Spanien\nSu pervisor: Professor Jens H. Bardarson\, KTH\, Stockholm\nAbstract\nDen kon denserade materiens fysik studerar hur många kvantpartiklar\, när de fö rs samman\, samverkar för att ge upphov till kollektiva beteenden som är långt rikare än de hos de enskilda partiklarna själva. Detta är emerg ensens fysik: idén att ett stort system kan ha egenskaper som inte är up penbara enbart från dess mikroskopiska byggstenar. Arbetet som presentera s i denna avhandling utforskar hur sådana mångpartikeltillstånd kan kar akteriseras från tre sammanlänkade perspektiv: topologi\, kvanttransport och kvantinformation. Den gemensamma idén bakom dessa teman är att egen skaperna hos kvantmateria kan nås direkt från kvanttillstånden själva\ , utan att nödvändigtvis hänvisa till en underliggande Hamiltonian\, kv antkrets eller procedur som används för att generera dem.\nSymmetriskydd ade topologiska faser av materia uppstår ur omöjligheten att kontinuerli gt deformera vissa kvanttillstånd till andra samtidigt som deras symmetri er bevaras. I fermionisk kvantmateria är de faser som följer av denna om öjlighet topologiska isolatorer och supraledare. Trots att de har en isol erande bulk har dessa material metalliska randtillstånd som är robusta m ot störningar som bevarar fasens skyddande symmetrier. Matematiskt karakt eriseras dessa materials topologiska natur genom beräkningen av topologis ka invarianter\, heltals- eller halvtalsvärden som skiljer mellan olika t opologiska faser. Dessa invarianter har traditionellt formulerats för kri stallin kvantmateria\, där man kan använda momentumrum för att utföra matematiska beräkningar. Denna avhandling fokuserar istället på att kar akterisera topologiska faser hos icke-kristallin materia\, vilket innefatt ar oordning och amorfhet. Vi utvecklar en serie matematiska verktyg\, kän da som lokala topologiska markörer\, vilka omformulerar traditionella top ologiska invarianter i reellt rum och därför kan användas även i avsak nad av kristallinitet. Lokala topologiska markörer formuleras i termer av enpartikeldensitetsmatrisen\, en korrelationsfunktion vars beräkning end ast kräver kännedom om det aktuella kvanttillståndet. Det ramverk för topologisk karakterisering som vi diskuterar\, och som även utvidgas till vissa topologiska faser av högre ordning\, är därmed helt tillståndsb aserat: det behöver varken specificera någon modershamiltonian eller nå got protokoll som används för att förbereda det kvanttillstånd som ska karakteriseras.\nTill skillnad från den klassiska bilden av elektricitet \, där elektroner beter sig som solida kulor som driver genom en ledare\, formas den elektroniska transporten genom en nanostruktur av kvanteffekte r som tunnling och interferens. Kvanttransport studerar hur dessa effekter bestämmer ledningsegenskaperna hos mesoskopiska system---system som vark en är mikroskopiska eller helt makroskopiska\, utan befinner sig i ett me llanliggande regime. I denna avhandling använder vi kvanttransport för a tt studera topologiska isolatornanotrådar\, där samspelet mellan topolog i\, avvikelser från kristallinitet och symmetrivillkor formar den elektro niska transmissionen. Det karakteristiska särdraget hos topologiska nanot rådar är uppkomsten av en perfekt transmitterad mod när ett visst magne tiskt flöde träs genom trådens tvärsnitt. Genom att variera det magnet iska flödet interpolerar man från perfekt transmission till situationer där elektronisk interferens förstärks och därmed undertrycker transmis sionen. Detta syns i konduktansens beteende\, som oscillerar som funktion av det magnetiska flödet i det som kallas Aharonov--Bohm-oscillationer. M ekanismen som ger upphov till den perfekt transmitterade moden i en topolo gisk nanotråd bygger på att tidsinversionssymmetri uppträder vid specif ika värden av det magnetiska flödet. I amorfa nanotrådar\, där tidsinv ersionssymmetri kan vara bruten vid alla magnetiska flöden\, förlorar de n perfekt transmitterade moden sitt skydd\, och de karakteristiska kondukt ansoscillationerna hos en topologisk nanotråd kan gå förlorade. Vi stud erar hur den perfekt transmitterade moden kan skyddas även när tidsinver sionssymmetri är bruten\, och kopplar dess förlust till en topologisk fa sövergång driven av amorfhet.\nSammanflätning är ett utmärkande drag hos system inom den kondenserade materiens fysik: möjligheten att kvantpa rtiklar kan vara korrelerade på ett sätt som saknar klassisk motsvarighe t. Även om sammanflätning är ett inneboende kvantmekaniskt fenomen är det i sig inte en tillräcklig ingrediens för att kvantdatorer ska övert räffa klassiska datorer. Anledningen är att det finns en särskild klass av kvanttillstånd\, stabilisatortillstånd\, som kan vara starkt sammanf lätade samtidigt som de medger en effektiv klassisk representation---ber äkningar som involverar stabilisatortillstånd är hanterbara med dagens datorer. Avvikelsen hos ett kvanttillstånd från mängden stabilisatortil lstånd kallas kvant-icke-stabilisatorhet eller magi\, och\, på samma sä tt som sammanflätning\, är den inte ensam en garanti för kvantkomplexit et. I denna avhandling utvecklar vi en metod för att karakterisera kvantt illstånd som kombinerar sammanflätning och icke-stabilisatorhet. För at t göra detta använder vi ramverket informationsgittret\, som systematisk t bryter ned korrelationerna i ett kvanttillstånd efter deras skala---den rumsliga utsträckningen hos korrelationerna. Genom informationsgittret s kiljer vi mellan olika bidrag till icke-stabilisatorinnehållet hos ett kv anttillstånd\, vilka antingen kan ha ett enpartikelursprung eller komma f rån inneboende mångpartikelkorrelationer. Detta helt tillståndsbaserade ramverk utgör ett första steg mot en fullt skalupplöst beskrivning av icke-stabilisatorhet och bidrar till karakteriseringen av kvanttillstånd i termer av deras komplexitet.\n \n\nhttps://indico.fysik.su.se/event/973 2/ LOCATION:Rum Pärlan\, Albano Hus 1\, Albanovägen 2 (Albano Building 1) URL:https://indico.fysik.su.se/event/9732/ END:VEVENT END:VCALENDAR