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SUMMARY:Effects of spin-phonon coupling in frustrated Heisenberg models (Francesco Ferrari / LPT / Seminary) - 5/10\, 14H.
DESCRIPTION:Francesco Ferrari (Université Goethe de Francfort) \n\nThe existence and stability of spin-liquid phases represent a central topic in the field of frustrated magnetism. While a few examples of spin-liquid ground states are well established in specific models (e.g. the Kitaev model on the honeycomb lattice)\, recent investigations have suggested the possibility of their appearance in several Heisenberg-like models on frustrated lattices [1]. An important related question concerns the stability of spin liquids in the presence of small perturbations in the Hamiltonian. \nIn this respect\, the magnetoelastic interaction between spins and phonons represents a relevant and physically motivated perturbation\, which has been scarcely investigated so far. We have studied the effect of the spin-phonon coupling on prototypical models of frustrated magnetism\, adopting a variational framework based upon Gutzwiller-projected wave functions\, implemented with a spin-phonon Jastrow factor\, providing a full quantum treatment of both spin and phonon degrees of freedom [2]. The results on the frustrated J1-J2 Heisenberg model on one- and two-dimensional (square) lattices show that\, while a valence-bond crystal is prone to lattice distortions\, a gapless spin liquid is stable for small spin-phonon couplings [3]. \n\n[1] L. Savary\, L. Balents\, Rep. Prog. Phys. 80\, 016502 (2017).\n[2] F. Ferrari\, R. Valentí\, F. Becca\, Phys. Rev. B 102\, 125149 (2020).\n[3] F. Ferrari\, R. Valentí\, F. Becca\, Phys. Rev. B 104\, 035126 (2021).\n\n\n 
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SUMMARY:Controlling the dynamics of populations in biology\, from proteins to ecological populations (Efe Ilker / LPT / Seminar) - 12/10\, 14H.
DESCRIPTION:Efe Ilker (MPI-PKS\, Dresde) \nTime is a major constraint for life. Biological systems need to adapt and respond accurately to changes in their environment. This is difficult to achieve : usually\, as we drive a system out of equilibrium\, the system lags behind the desired state due to information loss\, which\, for thermodynamic systems\, is in the form of dissipation. One solution is to drive the system very slowly\, but for biological processes speed is essential. So\, how can we compensate for this lag to move the system along a controlled trajectory in a finite time ? Can we find protocols to assist this driving via an auxiliary field that would always keep the system on the desired trajectory ? In this talk\, I will present a method to control the set of trajectories in stochastic networks that has close analogies with quantum adiabatic protocols (transitionless quantum driving). We will explore the implementation of these ideas with two example applications in biology : i) the evolution of populations under selective pressure and ii) in the context of protein folding biophysics. \nIn the first example\, I will show how to manipulate the evolutionary dynamics of cell populations by controlling selection [1] (e.g.\, dosage control of drugs). This could have wide potential applications\, from therapeutic strategies against complex diseases to crop design in response to climate change. In the second part\, I will first briefly mention a general method of such control for Markovian processes using a network theory of master equation systems [2]. As an example\, we will discuss a potential naturally adapted driving protocol as a response to heat shock\, by molecular chaperones acting as recovery agents for misfolded proteins in cells. \n[1] Iram et al.\, Controlling the speed and trajectory of evolution with counterdiabatic driving\, Nature Physics 17\, 135 (2021). \n[2] Ilker et al.\, Counterdiabatic control of biophysical processes\, arXiv:2106.07130 (2021).
URL:https://fermi.univ-tlse3.fr/event/controlling-the-dynamics-of-populations-in-biology-from-proteins-to-ecological-populations-efe-ilker-lpt-seminary/
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SUMMARY:Exact description of quantum stochastic models as quantum resistors (Tony Jin / LPT / Seminar) - 19/10\, 14H.
DESCRIPTION:Tony Jin (Université de Genève\, Suisse)  \nDiffusion is the transport regime most commonly encountered in nature and yet\, we do not have to this day a full comprehension of the microscopic origins of diffusion. In order to make progress\, it is thus important to have at our disposal toy models that showcase the right physical behavior while remaining simple enough to allow analytical computations. \nI will present a class of models called quantum stochastic Hamiltonians (QSH) that meet these criteria. Using Keldysh formalism\, I will first show how to exactly compute their Green’s function. Relying on this exact solution\, I will present a generic perturbative formalism allowing to derive the current at the diffusive scale with minimal computational effort. Applications to the dephasing model\, QSSEP and long-range stochastic hopping model will be presented.
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SUMMARY:L'effet tunnel assisté par le chaos comme nouvel outil pour la simulation quantique (Maxime Martinez / LPT / thèse) - 29/10/2021\, 14H.
DESCRIPTION:Maxime Martinez\, LPT/ amphithéâtre Schwartz de l’IMT (bâtiment 1R3) \nRésumé : L’effet tunnel est une manifestation emblématique de la nature ondulatoire de la matière. Il décrit le passage de particules quantiques à travers des barrières de potentiel classiquement infranchissables. Lorsqu’il se produit dans des systèmes dont la dynamique classique est mixte\, c’est à dire intermédiaire entre chaotique et régulière\, l’effet tunnel est un processus bien plus riche que celui présenté dans les livres d’introduction à la mécanique quantique.En effet\, dans l’espace des phases classique de ces systèmes\, les orbites régulières s’organisent en îlots stables entourés par un mer d’orbites chaotiques instables. L’effet tunnel entre les îlots réguliers est alors partiellement médié par des états ergodiques dans la mer chaotique. Une des signatures emblématiques de cet effet tunnel assisté par le chaos est l’existence de résonances de la fréquence d’oscillation entre deux îlots symétriques. \nDans cette thèse nous rapportons\, en collaboration avec un groupe d’expérimentateurs du LCAR à Toulouse\, la première observation de ces résonances dans un système quantique avec un expérience d’atomes froids. Nous présentons également une généralisation de ce mécanisme de transport à des réseaux optiques modulés dans le temps qui forment dans l’espace des phases une chaîne d’îlots d’orbites stables immergés dans une même mer de trajectoires chaotiques. Nous montrons que l’effet tunnel assisté par le chaos s’y traduit par des couplages à longue portée entre les îlots et démontrons que les propriétés de fluctuation statistique de ces couplages sont universelles. De tels couplages à longue portée pourraient servir dans le champ de la simulation quantique pour accéder expérimentalement à de nouvelles classes de système difficiles à réaliser autrement\, notamment des systèmes désordonnés critiques. \nLa dernière partie de cette thèse est consacrée à l’étude de tels systèmes désordonnés critiques\, comme au seuil de la transition d’Anderson\, dont les états quantiques sont multifractals : ils sont délocalisés mais non ergodiques et possèdent des fluctuations invariantes d’échelle. Nous caractérisons la dynamique de ces systèmes en décrivant le rôle de la multifractalité sur la diffusion cohérente d’une onde plane. Cette étude est une étape importante vers la caractérisation expérimentale de la multifractalité dans un système quantique\, qui reste à ce jour très difficile par d’autres méthodes.
URL:https://fermi.univ-tlse3.fr/event/leffet-tunnel-assiste-par-le-chaos-comme-nouvel-outil-pour-la-simulation-quantique-maxime-martinez-lpt-these-29-10-14h/
LOCATION:Amphithéâtre Schwartz de l’IMT\, Bat. 1R3
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