Väitöskirja muodostaa läpileikkauksen suhteellisuusteorian, kvanttisysteemien ja kompleksisten verkkojen yhteyksistä (Väitös: FM Boris Sokolov, 5.12.2020, teoreettinen fysiikka)
FM Boris Sokolovin Turun yliopistossa tarkastettava väitöskirja on suhteellisuusteorian, avoimien kvanttisysteemien ja kompleksisten verkkojen alojen läpileikkauksiin keskittyvä kokoelma. Koska jokainen edellä mainituista aloista sisältää valtavan moninaisuuden erilaisia käsitteitä, väitöskirjaan sisältyy valikoima alojen välisiä yhteyksiä.
Boris Sokolovin väitöskirjan ensimmäinen puolisko käsittelee avoimien eli ympäristönsä kanssa vuorovaikuttavien kvanttisysteemien lähestymistapaa relativististen ilmiöiden kuvaamiseen. Relativistiset ilmiöt sisältävät yleensä dynaamisesti kehittyviä osia, joten tutkimuksen kohteena ovat avoimien kvanttisysteemien ei-markoviset eli muisti-ilmiöitä omaavat näkökulmat.
Väitöskirjan toisessa tutkimuksessa selvitetään gravitaatiokentässä olevan superposition dynamiikka ja kvanttiominaisuuksien häviäminen eli dekoherenssi. Dekoherenssinopeuksia verrataan klassisen melun aiheuttamaan dekoherenssiin ja siitä johdetaan kokeelliseen havaintoon tarvittavat mittaustarkkuusarviot.
Kolmas tutkimus koskee kiihtyvässä liikkeessä olevaa kvanttisysteemiä. Kiihtyvä liike aiheuttaa niin sanotun Unruhin ilmiön, jolloin ympärillä oleva tyhjiö alkaa tuottaa hiukkasia. Asetelmaa kuvataan avointen kvanttisysteemien teorialla ja sillä osoitetaan olevan hetkellisiä muisti-ilmiöitä ajasta ennen kiihtyvän liikkeen alkua sekä edellä mainitun tutkimuksen mukaista fysikaalista dynamiikkaa.
Tutkimus tuo uutta kvanttifysiikan kentälle
Väitöskirjan toisessa puoliskossa määritellään kompleksiset kvanttiverkot, jotka eivät vielä ole laajasti käytettyjä työkaluja kvanttifysiikassa. Tutkimuksessa esitellään uusi tapa esittää monikappalekvanttitiloja parittaisina tomografiaverkkoina. Lisäksi esitellään tehokas mittausskeema, joka soveltuu hyvin monikappaletilojen tutkimukseen.
– Tämä on tärkeä tulos, sillä kvanttitilojen täydellisen määrittämisen vaikeus kasvaa eksponentiaalisesti kvanttihiukkasten määrän suhteen. Yksinkertaisemman skeemamme todetaan kuitenkin tuottavan runsaasti hyödyllistä tietoa kvanttitilasta, Sokolov kertoo.
Edellä mainittua tulosta sovelletaan paradigmaattiseen XX-malliin. XX-mallilla voi mallintaa ketjuasetelmassa olevia, naapureidensa kanssa vuorovaikuttavia hiukkasia, kuten ioneja. Kyseessä olevaa mallia on tutkittu 50-luvulta lähtien, mutta Sokolovin tutkimuksessa käytetyn menetelmän avulla on voitu osoittaa, että mallilla on ennennäkemättömiä ominaisuuksia.
***
FM Boris Sokolov esittää väitöskirjansa ”Exploring connections between open quantum systems, relativity and complex quantum networks” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa lauantaina 5.12.2020 klo 12 (Turun yliopisto, Quantum, Auditorio).
Vastaväittäjänä toimii tohtori Maria Luisa Chiofalo (Pisan yliopisto, Italia) ja kustoksena professori Sabrina Maniscalco (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on teoreettinen fysiikka.
Koronavirustilanteen vuoksi väitöstilaisuuden yleisömäärä paikan päällä on korkeintaan 30 henkilöä. Tilaisuutta voi seurata etänä: https://utu.zoom.us/j/61129940185
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
