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Antoine GeorgesPhysique de la matière condenséeAnnée 2024-2025Colloque : Recent Advances and Applications of Diagrammatic Monte Carlo for FermionsThomas Schäfer : Bridging the Gap of Multi-Method, Multi-Messenger Studies from Known to Unknown FluctuationsThomas SchäferMax Planck Institute for Solid State Research, StuttgartRésuméThe strong mutual repulsion of electrons is responsible for some of the most interesting phenomena in contemporary condensed matter physics, where examples range from unconventional high-temperature superconductivity, over quantum criticality to Mott metal-to-insulator transitions. Despite the intense research on the quantum many-body problem over the last decades, many of its aspects have not yet been fully understood. Recent progress, however, has been achieved by the application of so-called multi-method, multi-messenger studies of the most fundamental model for electronic correlations, the Hubbard model [1,2].In the first part of the talk, I will present such a study of the half-filled two-dimensional Hubbard model on a simple square lattice at small values of the local Coulomb interaction [1]. I will demonstrate that the footprints of spin fluctuations can be tracked by a rich series of crossovers in multiple observables by multiple numerical techniques. In the second part of the talk, I will show how one can determine which fluctuation channel (charge, spin, particle-particle) is responsible for spectral properties such as the pseudogap in the strong coupling regime, directly relevant to cuprates. For this I will introduce the so-called "fluctuation diagnostics" approach [3,4], which can be utilized on top of diverse numerical methods, making it a helpful tool for future multi-method studies of strongly correlated phenomena.Références[1] Thomas Schäfer, Nils Wentzell, Fedor Šimkovic IV, Yuan-Yao He, Cornelia Hille, Marcel Klett, Christian J. Eckhardt, Behnam Arzhang, Viktor Harkov, François-Marie Le Régent, Alfred Kirsch, Yan Wang, Aaram J. Kim, Evgeny Kozik, Evgeny A. Stepanov, Anna Kauch, Sabine Andergassen, Philipp Hansmann, Daniel Rohe, Yuri M. Vilk, James P. F. LeBlanc, Shiwei Zhang, A.-M. S. Tremblay, Michel Ferrero, Olivier Parcollet, Antoine Georges, "Tracking the Footprints of Spin Fluctuations: A Multi-Method, Multi-Messenger Study of the Two-Dimensional Hubbard Model", Phys. Rev. X, 11, 011058 (2021).[2] Alexander Wietek, Riccardo Rossi, Fedor Šimkovic IV, Marcel Klett, Philipp Hansmann, Michel Ferrero, E. Miles Stoudenmire, Thomas Schäfer, and Antoine Georges, "Mott insulating states with competing orders in the triangular lattice Hubbard model", Phys. Rev. X, 11, 041013 (2021).[3] O. Gunnarsson, T. Schäfer, J. LeBlanc, E. Gull, J. Merino, G. Sangiovanni, G. Rohringer, and A. Toschi, "Fluctuation Diagnostics of the Electron Self-Energy: Origin of the Pseudogap Physics", Phys. Rev. Lett., 114, 236402 (2015).[4] Thomas Schäfer and Alessandro Toschi, "How to read between the lines of electronic spectra: the diagnostics of fluctuations in strongly correlated electron systems", J. Phys.: Condens. Matter, 33, 214001 (2021).
Antoine Georges Physique de la matière condensée Année 2021-2022 Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).
Antoine Georges Physique de la matière condensée Année 2021-2022 Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).
Antoine Georges Physique de la matière condensée Année 2021-2022 Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).
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Antoine Georges Physique de la matière condensée Année 2021-2022 Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).
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Antoine Georges Physique de la matière condensée Année 2020-2021 Le modèle de Hubbard fermionique : introduction et progrès récents Paradigme de la physique des systèmes quantiques en interaction, le modèle de Hubbard a dans ce domaine un statut similaire à celui du modèle d'Ising en physique statistique. C'est le modèle le plus simple à formuler, mais dont on peut espérer qu'il suffise à comprendre au moins qualitativement certains phénomènes collectifs comme le magnétisme, les transitions métal-isolant ou la supraconductivité non-conventionnelle. Malgré sa simplicité, ce modèle constitue un formidable défi théorique. Après une introduction aux motivations physiques – depuis les matériaux à fortes corrélations électroniques jusqu'aux atomes froids dans les réseaux optiques – le cours de cette année fera le point sur l'état actuel de notre compréhension de ce modèle, particulièrement en deux dimensions, et présentera les principales méthodes ayant permis des progrès récents ou laissant espérer des avancées prochaines.
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Antoine Georges Physique de la matière condensée Année 2020-2021 Le modèle de Hubbard fermionique : introduction et progrès récents Paradigme de la physique des systèmes quantiques en interaction, le modèle de Hubbard a dans ce domaine un statut similaire à celui du modèle d'Ising en physique statistique. C'est le modèle le plus simple à formuler, mais dont on peut espérer qu'il suffise à comprendre au moins qualitativement certains phénomènes collectifs comme le magnétisme, les transitions métal-isolant ou la supraconductivité non-conventionnelle. Malgré sa simplicité, ce modèle constitue un formidable défi théorique. Après une introduction aux motivations physiques – depuis les matériaux à fortes corrélations électroniques jusqu'aux atomes froids dans les réseaux optiques – le cours de cette année fera le point sur l'état actuel de notre compréhension de ce modèle, particulièrement en deux dimensions, et présentera les principales méthodes ayant permis des progrès récents ou laissant espérer des avancées prochaines.
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