Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау


Российской академии наук

Семинары

На регулярной основе семинары проводятся по четвергам в ИФП им. П.Л. Капицы в Москве и по пятницам на ученом совете ИТФ им. Л.Д. Ландау в Черноголовке.

Секторы института проводят свои собственные семинары, тематика которых определяются научной направленностью сектора.

Информация о семинарах рассылается также по электронной почте. Если вы ходите получать извещения о семинарах, подпишитесь.

Об алгебро-геометрических методах построения ортогональных координат вримановых пространствах

22 ноября, послезавтра в 11:30 на ученом совете

Евгений Глухов

Задача об описании ортогональных криволинейных систем координат евклидова пространства является классической задачей дифференциальной геометрии. В.Е. Захаров (1998) проинтегрировал уравнения Ламе, которые описывают ортогональные криволинейные системы координат, методом одевания, а И.М. Кричевер (1997) предложил метод построения ортогональных координат по алгебро-геометрическим данным. Основная часть доклада будет посвящена обобщению метода Кричевера: алгебро-геометрическими методами мы построим подмногообразия с голономной сетью линий кривизны и докажем, что нормальная связность таких подмногообразий плоская. Мы также обсудим, каким образом построенные подмногообразия связаны с полугамильтоновыми системами гидродинамического типа, и выразим интегралы и симметрии соответствующих систем через алгебро-геометрические данные. Доклад основан на совместных с О.И. Моховым работах.

Гамильтонова геометрия уравнений ассоциативности

22 ноября, послезавтра в 11:30 на ученом совете (короткий доклад)

Стрижова Надежда

Доклад посвящен уравнениям ассоциативности (системе уравнений ВДВВ), которые возникли в 1990-х в работах Виттена, Дейкхрафа и братьев Верлинде по двумерным топологическим теориям поля. На докладе будет представлена полная классификация уравнений ассоциативности в случае 3 примарных полей относительно наличия гамильтоновой структуры Дубровина–Новикова первого порядка. Также мы рассмотрим построенные нами конечномерные канонически гамильтоновы редукции уравнений ассоциативности в случае 3 и 4 примарных полей. Доклад основан на совместных работах с О.И. Моховым.

Radiative parton energy loss and baryon stopping in heavy ion collisions

29 ноября в 11:30 на ученом совете (короткий доклад)

Б.Г. Захаров

We study the radiative energy loss contribution to proton stopping in heavy ion collisions. The radiative parton energy loss is calculated within the light-cone path integral approach to induced gluon emission. We have found that the radiative correction can fill in partly the midrapidity dip in the net proton rapidity distribution in AA collisions at center of mass energy \sqrt{s} about 10 GeV. This energy region is of great interest in connection with the beam energy scan program at RHIC (Brookhaven) and future experiments at collider NICA (Dubna) motivated by searching for the QCD critical point. We show that the net proton fluctuations at midrapidity, that have been proposed to be a good probe of the QCD critical point, may be dominated by the initial fluctuations of the proton flow, which, to a good accuracy, should be binomial, even in the presence of the critical point.

Relaxation dynamics of nonequilibrium electrons in laser-excited solids

29 ноября в 11:30 на ученом совете

Baerbel Rethfeld (Technische Universitaet Kaiserslautern, Germany)

When an ultrashort laser pulse of visible light is absorbed by a solid, mainly the electrons in the material are excited. In metals, free electrons in the conduction band can directly absorb photons. In semiconductors and dielectrics, on the other hand, a band gap has to be overcome first, as almost no free electrons are present at room temperature in the unexcited material. Due to this excitation, the electronic system, or the so-called electron-hole plasma, is in a nonequilibrium state. A sequence of different relaxation processes transfers the material into a new equilibrium. Depending on the interaction associated with the particular relaxation process, it occurs on a characteristic timescale. On the basis of complete Boltzmann-type collision integrals, we calculate the transient distribution functions of electrons and phonons in different materials. We consider electron-electron interaction, different ionization processes, as well as electron-phonon coupling. By that we trace the relaxation cascade of nonequilibrium electrons after ultrafast heating. Distinct material properties enter through the density of states of the electrons in the conduction band. We study in particular noble metals, dielectrics and ferromagnets. In noble metals and ferromagnets, d-electrons play an important role, whereas in dielectrics two separated bands govern the dynamics and the ionization state may differ from. We show, that the electron distributions deviate from Fermi distributions for timescales up to a few picoseconds. While the initial thermalization within one band has an intrinsic timescale of typically only a few tens of femtoseconds, nonequilibrium occupations of the different bands as well as continous electron-phonon coupling can drive the conduction electrons out of equilibrium for much longer times [1, 2]. We present in detail the mutual influence of different interaction and relaxation processes.
[1] N. Brouwer and B. Rethfeld, Phys. Rev. B 95, 245139 (2017). [2] S.T. Weber and B. Rethfeld, Phys. Rev. B 99, 174314 (2019).

Color randomization of fast two-parton states in quark-gluon plasma in heavy ion collisions

29 ноября в 11:30 на ученом совете

Б.Г. Захаров

We study the color randomization of two-parton states produced after splitting of a primary fast parton in the quark-gluon plasma. We find that the color randomization of the two-parton states in the quark-gluon plasma produced in heavy ion collisions at RHIC and LHC energies is rather slow. At jet energies E= 100 and 500 GeV, for typical jet path length in the plasma in central Pb+Pb collisions, the SU(3)-multiplet averaged color Casimir of the two-parton states differs considerably from its value for the fully color randomized state. We evaluate the energy dependence for generation of the nearly collinear gluon-gluon pairs in the decuplet color state and quark-gluon pairs in the anti-sextet color states, that can lead to an anomalous baryon jet fragmentation, which are forbidden in vacuum for nucleon-nucleon collisions. Our results show that the baryon production via the color anomalous two-parton states can be important in the enhancement of the baryon/meson ratio observed in heavy ion collisions at RHIC and LHC.

Landau theory for smectic-A–hexatic-B coexistence in smectic films

6 декабря в 11:30 на ученом совете

Е. С. Пикина, Е. И. Кац, В. В. Лебедев

We explain theoretical peculiarities of the smectic-A–hexatic-B equilibrium phase coexistence in a finite-temperature range recently observed experimentally in free-standing smectic films [I. A. Zaluzhnyy et al., Phys. Rev. E 98, 052703 (2018)]. We quantitatively describe this unexpected phenomenon within Landau phase transitions theory assuming that the film state is close to a tricritical point. We found that the surface hexatic order diminishes the phase coexistence range as the film thickness decreases, shrinking it to zero at some minimal film thickness Lc, of the order of a few hexatic correlation length. We established universal laws for the temperature width of the phase coexistence range in terms of the reduced variables. Our theory is in agreement with the existing experimental data.

Влияние малой диссипации на повторяемость аномальных волн в НУШ.

13 декабря в 11:30 на ученом совете

П.Г. Гриневич, П.М. Сантини

Нами получены аналитические формулы, описывающие влияние малых потерь/усиления на повторяемость аномальных волн в фокусирующем Нелинейном уравнении Шредингера для случая одной неустойчивой моды. Оказывается, даже очень малые потери (малое усиление) оказывает сильное влияние на статистику и характер повторений. В частности, наши формулы объясняют результаты численных экспериментов работы O. Kimmoun, H.C. Hsu, H. Branger, M.S. Li, Y.Y. Chen, C. Kharif, M. Onorato, E.J.R. Kelleher, B. Kibler, N. Akhmediev, A. Chabchoub 2016 года.

Решения уравнения КП-2 в виде последовтельностей солитонов.

13 декабря в 11:30 на ученом совете (короткий доклад)

П.Г. Гриневич, С. Абенда

На фотографиях поверхности океаны встречаются воны в виде решеток из солитонов. Их можно моделировать конечнозонными решениями уравнения Кадомцева-Петивиашвили 2, отвечающими почти вырожденным спектральным кривым. Мы показываем, как строить такие решения для первого нетривиального случая, отвечающего GR(4,2).

Ordered fluctuations: about vestigial order in quantum materials

20 декабря в 11:30 на ученом совете

Joerg Schmalian (Karlsruhe Institute of Technology)

A hallmark of the phase diagrams of quantum materials is the existence of multiple electronic ordered states. In many cases those are not independent, competing phases, but instead display a complex intertwinement. In this talk, we focus on a realization of intertwined orders with a fluctuation-driven vestigial phase characterized by a composite order parameter. In other words, we are investigating the condensation of fluctuations.
We demonstrate that this concept naturally explains the nematic state in iron-based superconductors and nematic superconductivity in doped topological insulators. In addition we propose a natural mechanism for charge 4e superconductivity with half flux quanta. We present a formalism that provides a framework to understand the complexity of quantum materials based on symmetry, largely without resorting to microscopic models.

Non-ergodic delocalized states for efficient population transfer within a narrow band of the energy landscape

20 декабря в 15:00 на ученом совете

Vadim Smelyanskiy (Google, Los Angeles)

We will review the advances and challenges in the field of quantum combinatorial optimization and closely related problem of low-energy eigenstates and coherent dynamics in transverse field quantum spin glass models. We will discuss the role of collective spin tunneling that gives rise to bands of delocalized non-ergodic quantum states providing the coherent pathway for the population transfer (PT) algorithm: the quantum evolution under a constant transverse field that starts at a low-energy spin configuration and ends up in a superposition of spin configurations inside a narrow energy window. We study the transverse field induced quantum dynamics of the following spin model: zero energy of all spin configurations except for a small fraction of spin configuration that form a narrow band at large negative energy. We use the cavity method for heavy-tailed random matrices to obtain the statistical properties of the low-energy eigenstates in an explicit analytical form. In a broad interval of transverse fields, they are non-ergodic, albeit extended giving rise to a qualitatively new type of quantum dynamics. For large transverse fields »1 the typical runtime of PT algorithm $\sim \sqrt{2^n / \Omega e^r}$ scales with n and Ω as that of the Grover’s quantum search, except for the small correction to the exponent θ ≈ 1/(2). The model we consider is non-integrable. As a result, our PT protocol does not require any fine-tuning of and may be initialized in a computational basis state. We argue that our approach can be applied to study PT protocol in other optimization problems with the potential quantum advantage over classical algorithms.

Disorder and interaction in chiral chains: Majoranas versus complex fermions.

27 декабря в 11:30 на ученом совете

Мирлин А.Д.

We study the low-energy physics of a chain of Majorana fermions in the presence of interaction and disorder, emphasizing the difference between Majoranas and conventional (complex) fermions. While in the noninteracting limit both models are equivalent (in particular, belong to the same symmetry class BDI and flow towards the same infinite-randomness critical fixed point), their behavior differs drastically once interaction is added. Our density-matrix renormalization group calculations show that the complex-fermion chain remains at the noninteracting fixed point. On the other hand, the Majorana fermion chain experiences a spontaneous symmetry breaking and localizes for repulsive interaction. To explain the instability of the critical Majorana chain with respect to a combined effect of interaction and disorder, we consider interaction as perturbation to the infinite-randomness fixed point and explore correlations of wave functions that enter interaction matrix elements. Our numerical and analytical results exhibit a rich structure of critical eigenstate correlations. This allows us to identify a relevant interaction operator that drives the Majorana chain away from the infinite-randomness fixed point. For the case of complex fermions, the interaction is irrelevant.

Вычисление плотности состояний фрустрированных спиновых систем

10 января 2020 в 11:30 на ученом совете

Л.Ю. Бараш

Вычисление плотности состояний систем с сильно пересеченными ландшафтами свободной энергии является известной сложной и актуальной задачей во многих областях физики, от спиновых стекол до биополимеров. Также, численное определение плотности состояний недавно стало инструментом для тестирования корректности работы устройств для квантового отжига, позволяющих делать выборку. Использование стандартных подходов может приводить к ложной сходимости вычислений к метастабильным минимумам, и наличие этой проблемы чрезвычайно сложно обнаружить в процессе вычислений. Мы предлагаем метод выборки, основанный на алгоритме отжига популяции, усовершенствованном при помощи мульти-гистограммного анализа. Мы исследуем производительность предложенного метода для спиновых стекол и демонстрируем возможность в ряде случаев преодолеть проблему ошибочного определения плотности состояний, присущую другим методам энтропийной выборки. Это приводит в ряде случаев к значительному преимуществу нашего метода, позволяющему получить верный ответ за значительно меньшее время, по сравнению с другими методами, что может оказаться полезным для обнаружения новой физики при помощи компьютерного моделирования. Новый метод позволяет избежать ряда недостатков, присущих известным другим методам, и он может быть применён к широкому классу систем без дополнительных разбиений на энергетические окна и сшивок. Сравнительное тестирование эффективности методов определения плотности состояний было произведено при помощи применения нескольких схем, позволяющих точно находить степени вырождения энергетических уровней для тестируемых образцов модели Эдвардса-Андерсона.
[1] L. Barash, J. Marshall, M. Weigel, I. Hen, New Journal of Physics, 21, 073065 (2019).

Влияние конвекции, диффузии и капиллярного притяжения на формирование пространственной структуры осадков частиц при испарении капель

10 января 2020 в 11:30 на ученом совете

Л.Ю. Бараш

Построена упрощённая математическая модель, описывающая перенос частиц в испаряющейся капле на гидрофильной подложке, когда трехфазная граница закреплена. Модель учитывает конвекцию, диффузию и капиллярное притяжение частиц. На основе результатов моделирования проанализированы физические механизмы формирования отдельных цепочек частиц внутри кольцевого осадка. Параметры выбраны в соответствии с экспериментом Парка и Муна [Langmuir 22, 3506 (2006)], где были получены змеевидные цепочки коллоидных частиц внутри кольцевых осадков. Кольцевой осадок образуется в результате конвекции и диффузионного переноса. Обнаружено, что плотная упаковка частиц в самом кольце возможна, если время испарения превышает характерное время диффузионного упорядочивания. Численные результаты показали, что под конец процесса цепочки формируются за счет капиллярного притяжения в районе радиуса фиксации, где толщина жидкого слоя соизмерима с размером частиц. Показано, что в начале процесса кольцевой осадок растет быстрее, чем движется радиус фиксации. Однако, под конец процесса радиус фиксации стремительно обгоняет растущий внутренний фронт кольца. Змеевидные цепочки образуются на этом финальном этапе, когда радиус фиксации перемещается к оси симметрии. [1] K.S. Kolegov, L.Yu. Barash, Phys. Rev. E 100, 033304 (2019).

Анализ устойчивости алгоритма квантового адиабатического неструктурированного поиска

17 января 2020 в 11:30 на ученом совете

Л.Ю. Бараш

Алгоритм квантового адиабатического неструктурированного поиска - один из немногих алгоритмов квантовой адиабатической оптимизации, для которых доказаны теоремы о том, что они работают значительно быстрее, чем их классические аналоги. В связи с тем, что для адиабатических квантовых вычислений в настоящее время отсутствуют теоремы об отказоустойчивости, гарантирующие устойчивость таких алгоритмов к ошибкам, изучение влияния возможных дефектов при их выполнении на результат вычислений имеет научное и практическое значение. Мы изучаем устойчивость алгоритма к следующим трём типам дефектов: неточность в выполнении интерполяционного графика, наличие гауссового шума в гамильтониане, взаимодействие с тепловым окружением. Показано, что квадратичное ускорение алгоритма неструктурированного поиска, вообще говоря, не является устойчивым при наличии любого из вышеперечисленных дефектов. В некоторых случаях мы находим, что устойчивость алгоритма приводит к нереалистичным требованиям для зависимости силы источников шума от размера системы, необходимой для сохранения квадратичного ускорения.
[1] M. Slutskii, T. Albash, L. Barash, I. Hen, New Journal of Physics, 21, 113025 (2019), https://dx.doi.org/10.1088/1367-2630/ab51f9

Дуальное описание $\eta$-деформированных OSP сигма-моделей

17 января 2020 в 11:30 на ученом совете

Алексей Литвинов

Доклад основан на совместной работе с М. Алфимовым, Б.Фейгиным и Б. Хоаре. В работе построена система фермионных скринингов (экранирующих полей), зависящих от непрерывного параметра $b$, который определяет $\eta$ -деформированную $OSP(n|2m)$ сигма-модель в пределе $b\rightarrow\infty$ и супер-перенормируемую Квантовую теорию поля при $b\rightarrow0 $. В режиме сигма-модели мы показываем, что ведущая ультрафиолетовая асимптотика уравнений ренорм-группы совпадает с возмущением вокруг гауссовой точки. В пертурбативном режиме $ b\rightarrow0 $ проверено, что двухчастичная матрица рассеяния на древесном уровне совпадает с разложением тригонометрической $R$ -матрицы для $OSP(n|2m)$.