Estudio de las correlaciones cuánticas en un ensamble de pares tratados como sistema cuántico abierto

Director: Ricardo Zamar

Lugar: https://meet.google.com/fhw-njck-eik

Resumen: En este trabajo nos proponemos estudiar la dinámica de correlaciones cuánticas en sistemas de espines en sólidos. Calculamos la evolución del discord cuántico como testigo de las correlaciones que aparecen en estados preparables mediante técnicas de RMN, desde una condición inicial de no-equilibrio hasta el equilibrio térmico con una red. El sistema bajo estudio es un ensamble de pares de espines 1/2 con interacción dipolar intrapar, sin interacción interpar y acoplados a un ambiente. Este sistema modelo representa adecuadamente a un sistema real de pares de espines débilmente interactuantes, como los casos de los cristales hidratados gypsum y POMH, para los fines de este trabajo. En estos sistemas (como en muchos otros ejemplos de la RMN del estado sólido), la dinámica de espín presenta tres escalas de tiempo bien diferenciadas: de las coherencias (señal de RMN), de la decoherencia cuántica y de la relajación espín-red. En la primera el sistema evoluciona como un sistema cerrado, en la segunda gobernado por el acople cuántico entre espines y ambiente, y en la tercera bajo un régimen markoviano en que el ambiente se considera como un reservorio térmico (coarse-grain). En particular nos interesa analizar el estado cuántico que se puede preparar mediante la secuencia de Jeener-Broekaert en dos etapas de su evolución: durante el transitorio en que se establece el “cuasi-equilibrio” (QE) con “orden dipolar” intrapar y durante la relajación espín-red. La dinámica de los pares en ambas etapas tiene en cuenta la existencia del resto de los espines y de la red. Esto hace que el discord de un par sea representativo de todo el arreglo. En la etapa de decoherencia se usa un enfoque en que los pares interactúan con los modos de un ambiente de fonones. En la etapa markoviana las fluctuaciones corresponden a los flips de los pares vecinos. El objetivo de este trabajo se centra en caracterizar al QE mediante la medida cuántica elegida, e investigar si estos estados tienen discord no nulo, a diferencia del equilibrio termodinámico a campo alto. Los resultados encontrados muestran que en efecto, a medida que se establece el QE se observa un comportamiento oscilatorio y amortiguado del discord hasta que alcanza un valor estacionario no nulo cuando el estado alcanza una forma diagonal en bloques en la base del Hamiltoniano dipolar. Posteriormente el discord del estado tiende a cero de forma monótona a medida que el sistema relaja al equilibrio termodinámico en una dinámica que acopla los cuasi-invariantes “energía dipolar intrapar” y “exceso de población del estado singlete”. Este trabajo contribuye con el cálculo de una medida de correlación cuántica en un arreglo ordenado de pares de espines, lo cual representa un resultado novedoso en la RMN de estado sólido ya que trabajos previos se enfocan en sistemas de pares no correlacionados (pares disueltos en un líquido).