MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798293835706
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32170167
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aNambiar,  Gautam.▼0(orcid)0000-0003-4305-8600
■24510▼aTopological  Quantum  Matter:  Bridging  Theory  and  Experiment
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Maryland,  College  Park▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a339  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Galitski,  Victor;Hafezi,  Mohammad.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Maryland,  College  Park,  2025.
■520    ▼aQuantum  many-body  systems  host  a  variety  of  exotic  phases  which  can  be  described  as  the  deconfined  phase  of  an  emergent  gauge  theory.  Such  phases  in  the  context  of  spin  systems  go  by  the  name  Quantum  Spin  Liquids  (QSLs).  Often,  the  same  features  that  make  them  interesting  also  make  them  hard  to  detect  experimentally.  This  thesis  is  a  collection  of  works  aimed  at  connecting  the  defining  theoretical  properties  of  such  phases  to  experimentally  accessible  observables,  both  in  the  setting  of  solid  state  materials  and  quantum  devices.The  main  theme  of  the  first  part  of  the  thesis  is  magnetic  monopoles  of  emergent  compact  U(1)  gauge  theories  that  describe  certain  QSLs,  namely  Quantum  Spin  Ice  and  Dirac  Spin  Liquid  in  three  and  two  spatial  dimensions  respectively.  The  condensation  of  monopoles  drives  a  deconfinement-confinement  phase  transition  in  the  gauge  theory,  and  in  the  context  of  spin  systems,  drives  transitions  from  QSL  to  ordered  phases.  We  exploit  this  understanding  to  propose  a  ``Monopole  Josephson  Junction"  scheme  to  test  if  a  candidate  material  is  a  Dirac  Spin  Liquid.  A  key  component  of  our  detection  scheme  is  Raman  Scattering.  Next,  we  provide  a  proposal  to  prepare  and  diagnose  Quantum  Spin  Ice  (deconfined  phase  of  U(1)  gauge  theory  in  three  spatial  dimensions)  in  Rydberg  atom  arrays.In  the  second  part  of  the  thesis,  we  explore  quantum  optics  techniques  to  probe  correlated  quantum  materials.  In  optical  experiments,  the  photonic  observable  measured  is  usually  the  intensity  or  photon  number  operator  of  inelastically  scattered  light.  We  ask  a  general  question  --  what  can  we  learn  about  a  material,  given  access  to  other  photonic  observables  like  quadrature  and  correlation  between  pairs  of  photons  (G(2))?  We  develop  a  general  formalism  to  map  such  photonic  correlation  functions  to  electronic  ones.  Focusing  on  the  Hubbard  model  at  half-filling,  we  show  that  such  correlators  can  be  used  to  probe  spin-charge  correlations,  and  to  detect  QSLs  by  detecting  spin  chirality  and  existence  of  fractional  statistics.
■590    ▼aSchool  code:  0117.
■650  4▼aCondensed  matter  physics
■650  4▼aQuantum  physics
■650  4▼aAtomic  physics
■653    ▼aEmergent  gauge  theories
■653    ▼aQuantum  optics
■653    ▼aQuantum  simulation
■653    ▼aQuantum  spin  liquids
■653    ▼aRaman  spectroscopy
■653    ▼aRydberg  atoms
■690    ▼a0611
■690    ▼a0599
■690    ▼a0748
■71020▼aUniversity  of  Maryland,  College  Park▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-03B.
■790    ▼a0117
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359057▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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