Dr. Debasish Banerjee

Dr. Banerjee erforscht Quantengaugetheorie auf dem Gitter, insbesondere wie Quantensimulatoren komplexe Vielteilchensysteme mit Eichsymmetrien abbilden können. Seine aktuelle Arbeit konzentriert sich auf Phasenübergänge in Quantenlink-Modellen, das Verhalten von Fermionen unter Eichfeldern und die Vermeidung des Fermion-Vorzeichenproblems — ein zentrales Hindernis bei numerischen Simulationen. Die Ergebnisse sind relevant für die Grundlagenforschung in Quantenfeld- und Festkörpertheorie sowie für die Entwicklung von Quantenalgorithmen zur Simulation von Quantenchromodynamik und verwandten Systemen.

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• DFG-Eigene Stelle: Neue Perspektiven in stark gekoppelten Systemen: Vorbereitung auf Quantensimulatoren

  Quelle ↗

  Förderer: DFG Eigene Stelle (Sachbeihilfe) Zeitraum: 08/2018 - 11/2020 Projektleitung: Dr. Debasish Banerjee, Prof. Dr. Agostino Patella

• Atomic Quantum Simulation of Dynamical Gauge Fields Coupled to Fermionic Matter: From String Breaking to Evolution after a Quench

  2012

  Physical Review Letters · DOI

  Using a Fermi-Bose mixture of ultracold atoms in an optical lattice, we construct a quantum simulator for a U(1) gauge theory coupled to fermionic matter. The construction is based on quantum links which realize continuous gauge symmetry with discrete quantum variables. At low energies, quantum link models with staggered fermions emerge from a Hubbard-type model which can be quantum simulated. This allows us to investigate string breaking as well as the real-time evolution after a quench in gauge theories, which are inaccessible to classical simulation methods.

• Atomic Quantum Simulation of<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi mathvariant="bold">U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>and<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>SU</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math>Non-Abelian Lattice Gauge Theories

  2013

  Physical Review Letters · DOI

  Using ultracold alkaline-earth atoms in optical lattices, we construct a quantum simulator for U(N) and SU(N) lattice gauge theories with fermionic matter based on quantum link models. These systems share qualitative features with QCD, including chiral symmetry breaking and restoration at nonzero temperature or baryon density. Unlike classical simulations, a quantum simulator does not suffer from sign problems and can address the corresponding chiral dynamics in real time.