Entanglement and tensor network states for quantum field theories

Korte beschrijving

Deze dissertatie onderzoekt hoe kwantumveldentheorieën in één ruimtelijke dimensie efficiënt numeriek kunnen worden beschreven met continue matrixproducttoestanden (continuous matrix product states, cMPS). Deze variationale ansatz is de continue tegenhanger van matrixproducttoestanden en maakt het mogelijk rechtstreeks in het continuüm te werken, zonder eerst een ruimtelijk rooster in te voeren. Het eerste deel behandelt de wiskundige en numerieke structuur van cMPS, met bijzondere aandacht voor ijkvrijheid, tangentruimten en efficiënte optimalisatie van grondtoestanden. Vervolgens wordt de methode uitgebreid naar eindige systemen met ruimtelijk afhankelijke matrices. Hiervoor worden algoritmen ontwikkeld om verwachtingswaarden en gradiënten nauwkeurig te berekenen. Een belangrijk deel van het werk richt zich op kwantumsystemen met meerdere deeltjessoorten. Daarbij worden verschillende parameterisaties onderzocht om de vereiste regulariteitsvoorwaarden te respecteren. Een nieuwe Riemanniaanse optimalisatiestrategie met preconditionering maakt berekeningen bij grotere bonddimensies stabieler en efficiënter. De methode wordt toegepast op een tweecomponenten-Lieb-Liniger-gas. Daarbij worden collectieve excitatiemodi en transportseigenschappen, waaronder de respons op een aangelegde twist, uit de grondtoestand afgeleid. Zo toont dit werk aan dat cMPS een veelzijdig en systematisch raamwerk vormen voor de numerieke studie van sterk gecorreleerde continue kwantumsystemen.