[qmeso-seminar] семинар 23 мая

[Quantum Mesoscopics Dept.]

СЕМИНАР СЕКТОРА КВАНТОВОЙ МЕЗОСКОПИКИ

В пятницу 23 мая, планируется два доклада:



1) в 15:00

Amir Burshtein (Tel Aviv University)

Emergence of the Fermi golden rule in circuit QED

Despite being a pillar of quantum mechanics, little attention has been paid to the onset of Fermi's golden rule as a
discrete microscopic bath of modes approaches the macroscopic thermodynamic limit and forms a continuum. Motivated by
recent experiments in circuit quantum electrodynamics, I will tackle this question through the lens of single-photon
scattering in a finite transmission line coupled to a qubit ("quantum impurity"). An incoming single-photon state is
coupled via the nonlinear impurity to several baths formed by multiphoton states with different number of photons, which
are inherently discrete due to the finite size of the line. I will focus on the late-time dynamics of the single-photon
state, and uncover the conditions under which the photon's decoherence rate approaches the decay rate predicted by
Fermi's golden rule, allowed by a small but finite escape rate (unrelated to the impurity) for each single-photon mode.
I will show how the decay rate induced by some bath of n photon states is enhanced by the presence of other baths of m
≠ n photon states, highlighting the contribution of cascade photon decay processes. Our formalism could be used to
analyze recent experiments in superconducting circuits.



2) в 16:00:

Данила Будылев

Влияние биквадратного обменного взаимодействия на фазовую
диаграмму тетрагональных фрустрированных антиферромагнетиков

Явление фрустрации может побуждать магнитные системы проявлять
экзотические свойства, такие как новые типы фазовых переходов,
различные спиновые жидкости и так далее. В частности, фрустрация
в сочетании с анизотропией может существенно усложнить фазовые
диаграммы гейзенберговских антиферромагнетиков в триклинных
решётках и во фрустрированных гейзенберговских
антиферромагнетиках со спиральным магнитным упорядочением [1].
Кроме того, после экспериментального наблюдения скирмионных
решёток в MnSi [2] магнитные скирмионы стали одной из самых
актуальных тем современной физики (см., например, [3, 4]).
Скирмионные решётки в центросимметричных фрустрированных
системах с гексагональной
и тетрагональной решётками были обнаружены в работах [5, 6].

В работе [7] ранее рассматривалась высокотемпературная часть
фазовой диаграммы тетрагональных фрустрированных
антиферромагнетиков. Было показано, что магнетодипольное
взаимодействие и анизотропный обмен могут приводить к
стабилизации квадратной скирмионной решётки. Примерно в то же
время другой группой авторов [8] численно исследовалась фазовая
диаграмма таких соединений с учётом биквадратного обмена [9].
Таким образом, возникает проблема аналитического описания
соответствующей фазовой диаграммы при одновременном наличии
магнетодипольного взаимодействия и биквадратного обмена. Её
решение важно с точки зрения анализа экспериментально
наблюдаемых фазовых диаграмм [5].

В данной работе мы опираемся на метод среднего поля в теории
Ландау фазовых переходов и рассматриваем высокотемпературную
часть фазовой диаграммы тетрагональных фрустрированных
антиферромагнетиков с учётом биквадратного обмена, добавив к
изучению новые гибридные фазы [10, 11]. В результате было
установлено, что биквадратный обмен достаточной силы
стабилизирует квадратную скирмионную решётку в определённой
области фазовой диаграммы. С помощью оценки реальных
параметров была получена фазовая диаграмма, которая показывает
фазу, обозначенную как 2Q new SkL и представляющую собой
топологически-нетривиальную квадратную скирмионную решётку. Она
является термодинамически стабильной в области умеренных
магнитных полей. Построенная фазовая диаграмма хорошо
соответствует экспериментально полученной [12]. На основании
проведенного исследования также можно получить ограничение на
возможную величину биквадратного обмена.

[1] O. I. Utesov and A. V. Syromyatnikov, Physical Review B 95, 214420, 2017.

[2] S. Mühlbauer, B. Binz, F. Jonietz, C. Pfleiderer, A. Rosch, A. Neubauer, R. Georgii,
and P. Böni, Science 323, 915 (2009).

[3] A. Fert, N. Reyren, and V. Cros, Nat. Rev. Mater. 2, 1 (2017).

[4] A. N. Bogdanov and C. Panagopoulos, Nat.Rev.Phys.2, 492 (2020).

[5] Nguyen Duy Khanh, Taro Nakajima, Xiuzhen Yu, Shang Gao, Kiyou Shibata, Max
Hirschberger, Yuichi Yamasaki, Hajime Sagayama, Hironori Nakao, Licong Peng,
Kiyomi Nakajima, Rina Takagi, Taka-hisa Arima, Yoshinori Tokura and Shinichiro
Seki, Nature Nanotechnology, 444–449, 2020.

[6] Takashi Kurumaji, Taro Nakajima , Max Hirschberger , Akiko Kikkawa , Yuichi
Yamasaki, Hajime Sagayama, Hironori Nakao, Yasujiro Taguchi , Taka-hisa Arima,
Yoshinori Tokura, Science 10.1126, 2019.

[7] Oleg I. Utesov, Physical Review B, 103, 064414, 2021.

[8] Satoru Hayami and Yukitoshi Motome, Physical Review B 103, 024439, 2021.

[9] Satoru Hayami, Ryo Ozawa, and Yukitoshi Motome, Physical Review B 95, 224424,
2017.

[10] Jonas Spethmann, Nguyen Duy Khanh, Haruto Yoshimochi, Yukitoshi Motome,
Roland Wiesendanger, Rina Takagi, Satoru Hayami, Shinichiro Seki and Kirsten von
Bergmann, Physical Review Materials 8,064404, 2024.

[11] Zhentao Wang, Ying Su, Shi-Zeng Lin and Cristian D. Batista, Physical Review B
103,104408, 2021.

[12] Juba Bouaziz, Eduardo Mendive-Tapia, Stefan Blügel and Julie B. Staunton, Physical
Review letters, 128, 157206, 2022.



[Трансляция: https://zoom.us/j/96948399564?pwd=RXlKbW96Qm1tZEV6SHB0Q2JYeTdrdz09]

подробнее: http://qmeso.itp.ac.ru/seminars.php?abstract=true