Strongly correlated systems of bosons and fermions : a diagrammatic, variational and path integral Monte Carlo study

Systèmes fortement corrélés de bosons et fermions : une étude Monte Carlo diagrammatique, variationnelle et intégrale de Chemin

Adriano Angelone (1)

1 ISIS - Institut de Science et d'ingénierie supramoléculaires

The focus of my thesis is the investigation, via numerical approaches, of strongly correlated models of bosons and fermions. I study bosonic lattice Hamiltonians with extended--range interactions, of interest for experiments with cold Rydberg-dressed atoms, via Path Integral Monte Carlo simulations. My main result is the demonstration of a superglass in the absence of frustration sources in the system. I also study the fermionic t-J model in the presence of two holes via Variational Monte Carlo with the Entangled Plaquette States Ansatz. My study is foundational to the extension of this approach to other fermionic systems, of interest for high temperature superconductivity, where the physical picture is still under debate (such as, e.g., the t-J model in the case of fnite hole concentration). Finally, I discuss my work on an implementation of the Diagrammatic Monte Carlo algorithm.

Mon travail de thèse se concentre sur l'étude, à l'aide de techniques numériques, de systèmes de fermions et bosons fortement corrélés. J'étudie Hamiltoniens de bosons sur réseau avec interactions à portée étendue, avant un intérêt pour expériences concernant atomes en états Rydberg-dressed, par moyen de simulations Path Integral Monte Carlo. Mon résultat principal est la démonstration d'un état de superverre en absence de sources de frustration dans le système. J'étudie également la modèle t-J fermionique avec deux trous par moyen de simulations Variational Monte Carlo avec l’ansatz Entangled Plaquette States (EPS). Mon étude est fondamental en la perspective d'appliquer l'ansatz EPS à autres systèmes fermioniques, d’intérêt pour la supraconductivité à haute temperature, dont le comportement n'a pas encore été déterminé. Finalement, je présente mon travail sur une implémentation de l'algorithme Diagrammatic Monte Carlo.

Mots clés: Quantum many-body systems; Condensed matter physics; Cold atoms; Numerical methods

Mots clés: Systèmes à N corps quantiques; Physique de la matière condensée; Atomes froids; Méthodes numériques

Domaines: Matière Condensée [cond-mat]

Adriano Angelone. Strongly correlated systems of bosons and fermions : a diagrammatic, variational and path integral Monte Carlo study. Condensed Matter [cond-mat]. Université de Strasbourg, 2017. English. ⟨NNT : 2017STRAF028⟩. ⟨tel-01709068⟩