Phasenübergänge jenseits des Landau-Ginzburg-Wilson-Paradigmas.

• Antragsteller: Professor Dr. Fakher Fakhry Assaad
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493886309

In der Landau-Ginzburg-Wilson-Theorie der Phasen und Phasenübergänge wird ein Zustand der Materie durch einen lokalen Ordnungsparameter charakterisiert, der generisch an die symmetriebrechenden Eigenschaften der Phase gebunden ist: eine komplexe Zahl für Supraleitung, ein Vektor für Magnetismus. Es gibt viele Phasen der Materie, die sich dieser Klassifizierung entziehen und die an der Schnittstelle zwischen Festkörper, Topologie und Quanteninformation. Dazu gehören symmetriegeschützte topologische Phasen wie topologische Isolatoren, die durch eine topologische Invariante gekennzeichnet sind. Topologisch geordnete Phasen, wie z. B. bestimmte Quantenspinflüssigkeiten, weisen eine geometrieabhängige Grundzustandsentartung auf und können daher nicht durch einen lokalen Ordnungsparameter beschrieben werden. Diese Phasen können nur mit Hilfe von Verschränkungsmaßen nachgewiesen werden und sind eindeutig durch eine sub-führende Korrektur des Flächengesetzes definiert. Schließlich bleiben Kondo-Zerstörungsphasen schwierig, eindeutig zu charakterisieren. Hier ist der einzig mögliche Weg die Verwendung von Quanteninformationstechniken, die auf der Annahme beruhen, dass Kondo-Zerstörungs- und schwere Fermionen-Phasen unterschiedliche Verschränkungseigenschaften zwischen den lokalisierten und den itineranten Freiheitsgraden aufweisen. In diesem Projektteil werden wir Quanten-Monte-Carlo-Methode verwenden, um die folgenden Fragen zu klären. (A) Was sind die einzigartigen Signaturen des Kondo-Zerstörungsübergangs aus der Perspektive der Verschränkung? (B) Können wir eine Synergie zwischen numerischen Berechnungen der thermodynamischen Eigenschaften von verallgemeinerten Kitaev-Modellen und Kitaev-Materialien wie RuCl3 erreichen? (C) Können wir experimentell realisierbare Protokolle zur Messung von Verschränkung in korrelierten Materialien bereitstellen?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Silke Bühler-Paschen