Multipartite quantum dynamics on graphs and hypergraphs – theory and applications
Project goals
The project aims at introducing and studying multipartite interactions relevant to quantum information processing and quantum transport using the concept of hypergraphs. We will analyze quantum dynamics on hypergraph networks, both discrete-time evolution modeled by quantum Markov chains and continuous dynamics described by quantum dynamical semigroups. Our goal is to determine the structure of asymptotic states and their associated conserved quantities, study convergence towards asymptotic dynamics and characterize it with correlations and entanglement. Knowledge of local properties of asymptotic states allows us to design dynamics with desired outcome, e.g. consensus formation, multipartite synchronization or phase-locking. We intend to map multiparticle quantum walks to a single particle walk on a hypergraph and investigate collective behavior resulting from joint step operator. We plan to analyze multiparticle and non-classical effects in quantum transport in ideal and percolated quantum walks. Finally, we aim to identify graph structures from their transport properties.
Keywords
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202300001
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
23-07169S
Alternative language
Project name in Czech
Vícečásticová kvantová dynamika na grafech a hypergrafech – teorie a aplikace
Annotation in Czech
Cílem projektu je zavést a studovat vícečásticové interakce relevantní pro kvantové zpracování informace a kvantový transport pomocí konceptu hypergrafu. Budeme zkoumat kvantovou dynamiku na hypergrafech, jak diskrétní časovou evoluci modelovanou kvantovým Markovovským řetězcem, tak i spojitou variantu popsanou dynamickou semigrupou. Naším cílem je určit strukturu asymptotických stavů a souvisejících zachovávajících se veličin, zkoumat konvergenci k asymptotické dynamice a charakterizovat ji pomocí korelací a provázání. Znalost lokálních vlastností asymptotických stavů nám umožní navrhnout dynamiku s požadovaným výsledkem, jako je např. formování konsensu, vícečásticová synchronizace nebo sfázování. Zaměříme se na převedení vícečásticových kvantových procházek na jednočásticovou procházku na hypergrafu a budeme zkoumat jejich kolektivní chování plynoucí ze společného operátoru posunutí. Budeme analyzovat vícečásticové a neklasické efekty v kvantovém transportu v ideálních a perkolovaných kvantových procházkách. Dále budeme identifikovat grafy pomocí jejich transportních vlastností.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
OECD FORD - secondary branch
10306 - Optics (including laser optics and quantum optics)
OECD FORD - another secondary branch
—
BE - Theoretical physics
BH - Optics, masers and lasers
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2023
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
9,654 thou. CZK
Public financial support
9,654 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
9 654 CZK thou.
Public support
9 654 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
Solution period
01. 01. 2023 - 31. 12. 2025