Onderzoek


Kwantummechanica is één van de grootste doorbraken in de geschiedenis van de fysica. In het begin van de 20ste eeuw werden de grondleggers van de kwantummechanica zoals Planck, Bohr, De Broglie, Shrodinger, Heisenberg en Dirc niet enkel geconfronteerd met onverwachte conceptuele moeilijkheden maar ze moesten ook nieuwe wiskundige technieken invoeren in de fysica om deze nieuwe revolutionaire denkwijze te begrijpen. Maar succesvolle toepassingen van de theorie in bijvoorbeeld het waterstof atoom wezen uit dat kwantummechanica de juiste richting was voor de toekomst.

Vandaag, bijna een eeuw later, worstelen fysici nog steeds om de implicaties van de kwantummechanica volledig te begrijpen. Vooral in systemen met veel vrijheidsgraden is het uiterst uitdagend om de voorspellingen door deze theorie te berekenen. De reden hiervoor is dat de complexiteit van het probleem heel snel oploopt met het aantal vrijheidsgraden, zelfs exponentieel om precies te zijn.

Recent werden inzichten uit de kwantuminformatietheorie gebruikt om het kwantum veel-deeltjes probleem op te lossen. Men kwam tot het besef dat in vele gevallen de plaats van interacties een sterke invloed uitoefent op de verstrengelingsstructuur van de grondtoestanden en andere lage-energietoestanden. Daaruit ontstonden de zogenoemde “tensornetwerktoestanden”, die een ansatz zijn voor de grondtoestand van het veel-deeltjessysteem en de relevante verstrengelingsstructuur omvatten. Tensornetwerktoestanden maken een efficiënter gebruik mogelijk van tijd en middelen, omdat men niet langer het juiste antwoord hoeft te zoeken in de volledige ruimte van mogelijke toestanden, het volstaat zich te beperken tot de fysische deelruimte van tensornetwerktoestanden. De plaatselijke structuur van deze toestanden helpt ons ook om opkomende generische verschijnselen in kwantum veel-deeltjes systemen beter te begrijpen en hun verband met verstrengeling.

Tensornetwerktoestanden vinden zich een weg in een toenemend aantal onderwerpen in de fysica, gaande van gecondenseerde materietheorie tot kwantumgravitatie. De kwantumgroep van Prof. Verstraete aan de Universiteit van Gent speelt een toonaangevende rol in vele van deze toepassingen, en beschikt over expertise in zowel de theoretische als de numerieke aspecten.

Hieronder geven we een opsomming van de onderzoeksonderwerpen in onze kwantumgroep, en verschaffen we verdere details.