קבוצתנו חוקרת תופעות מחוץ לשיווי משקל בכימיה ובפיזיקה של חומר מעובה. אנו מנסים להבין כיצד מערכות קוונטיות המפגינות קורלציה אלקטרונית חזקה מגיבות לצימוד עם סביבה דיסיפטיבית והפרעות חיצוניות, במיוחד בהקשר של זרמים ודינמיקה במערכות ננומטריות. מדובר במערכות שהשיטות הסטנדרטיות נכשלות בטיפול בהן, ולכן זהו תחום מאתגר העוסק בשאלות עמוקות ובסיסיות הנמצאות בחזית המדע, והמאופיינות על ידי סיבוכיות חישובית עצומה. כדי להתמודד עם שאלות אלו, אנו מפתחים אלגוריתמים ייחודיים, בדגש על שיטות מונטה-קרלו מתקדמות.
מדוע אנו מתעניינים במערכות בעלות קורלציות חזקות? יש מגוון סיבות, וביניהן:
-
הן קשורות לבעיות חשובות במדע החומרים, כגון אוקסידים של מתכות מעבר. אלו חומרים שיש להם מגוון תכונות יוצאות דופן: למשל, הם יכולים להפוך ממתכת למבודד כתוצאה משינויים קלים בלחץ, טמפרטורה או פרמטר חיצוני אחר. מסיבה זו, הם יכולים להיות שימושיים כרכיבי אלקטרוניקה או חיישנים רגישים. התכונות המיוחדות של חומרים אלו - בניגוד לאלו של מוליכים למחצה - נשמרות גם בסקלה ננומטרית, ולכן הם עשויים להוות את הבסיס לננו-אלקטרוניקה בעתיד.
-
הן הבסיס להבנה של שאלות מרכזיות בפיזיקה: למשל, מוליכות על בטמפרטורה גבוהה מתרחשת בחומרים (מבוססי ברזל או נחושת) בעלי קורלציות חזקות, ויש לגביה יותר שאלות פתוחות מסגורות. כדוגמא נוספת, ההשפעה של אינטראקציה רב-גופית על לוקליזציה הנובעת מאי-סדר היא נושא לוהט במיוחד כיום. אלו תופעות שלגביהן דינמיקה והתנהגות מחוץ לשיווי משקל היא חשובה ורלוונטית ניסיונית, אך הטיפול התאורטי בנושאים אלו עדיין נמצא בחיתוליו.
-
מדובר באתגר חישובי מהמדרגה הראשונה, וההתמודדות עמו מצריכה פיתוח כלים נומריים חדשניים המשתמשים במיטב הטכנולוגיה המודרנית כדי לקדם אותנו לתחומי ידע שלא היו נגישים עד עתה. כדי למצוא תגליות מדעיות חדשות, יש לפרוץ גבולות.
