Dinâmica Quântica, Transporte e Informação em Sistemas de Baixa Dimensionalidade Desordenados e Não-Lineares

Descrição

O foco central deste projeto é o estudo das propriedades de transporte em sistemas quânticos de baixa dimensionalidade na presença de desordem, não-linearidades e interação elétron-fônon, conectando tais fenômenos com conceitos modernos de informação quântica. Em particular, pretendemos investigar como processos de transporte eletrônico, localização quântica e excitações coletivas influenciam propriedades como emaranhamento quântico, coerência, transferência de estados quânticos e propagação de informação em redes quânticas complexas. Sabe-se que a interação elétron-fônon desempenha papel fundamental no transporte em sistemas de baixa dimensionalidade, podendo inclusive superar os efeitos de desordem estrutural ou composicional. Diversos trabalhos teóricos indicam que a intensidade do acoplamento elétron-fônon pode modificar significativamente regimes de localização eletrônica e conduzir à emergência de dinâmicas anômalas, incluindo transporte sub-difusivo e possíveis violações do cenário tradicional de localização de Anderson. Outro aspecto central deste projeto consiste no estudo de excitações não-lineares associadas à formação de pares elétron-sóliton em redes vibracionais. Em modelos não-lineares, especialmente em redes do tipo Morse, foi proposta a existência de uma quasi-partícula híbrida elétron-sóliton, denominada “Solectron”, capaz de transportar carga e energia de forma coerente e potencialmente supersônica. Apesar do intenso debate existente na literatura sobre sua existência física e relevância experimental, essa excitação pode representar um mecanismo importante de transporte em sistemas quânticos complexos. Além das propriedades tradicionais de transporte, este projeto busca estabelecer conexões entre dinâmica eletrônica e informação quântica. Pretendemos investigar como desordem, interação elétron-fônon e não-linearidades afetam medidas de emaranhamento, entropia quântica, fidelidade quântica e transferência de estados em cadeias e redes quânticas. O estudo dessas propriedades pode contribuir tanto para o entendimento fundamental de sistemas quânticos fora do equilíbrio quanto para aplicações futuras em dispositivos nanoestruturados, materiais quânticos e arquiteturas de comunicação quântica. Do ponto de vista metodológico, serão utilizadas abordagens computacionais envolvendo equações de Schrödinger lineares e não-lineares, modelos tight-binding, métodos semiclassicos quântico/clássicos e técnicas numéricas modernas para análise de transporte, dinâmica temporal e propriedades de informação quântica em sistemas desordenados e interagentes.