Autor: rhurtado

We present a very simple formalism of stochastic discrete-time integrate-and-fire neurons which has a rich mean-field phase diagram similar to Brunel’s excitatory-inhibitory (E/I) model. We find a synchronous regular (SR), asynchronous regular (AR), asynchronous irregular (AI), synchronous irregular (SI) and silent (S or absorbing state) phases. A first-order transition line terminates at a second-order critical point which pertains to the Directed Percolation universality class where neuronal avalanches occur. We propose a double homeostatic mechanism, synaptic depression and firing threshold adaptation, which turns out the critical region an attractor of this homeostasis. Due to stochastic oscillations, typical of self-organized quasi-criticality (SOqC), this system presents both power-law avalanches (in a limited range) and AI-like behavior, which is also claimed to describe the spontaneous cortical activity.

Ponente: Osame Kinouchi. NEUROMAT, Universidade de São Paulo (Brazil)

Fecha y hora: Viernes, 13 de marzo a las 12:00 horas.

Lugar: Laboratorio de Física Computacional. Planta baja del edificio de Física (junto a las pantallas). Facultad de Ciencias. Granada.

Controlling dynamical fluctuations in open quantum systems is essential both for our comprehension of quantum nonequilibrium behaviour and for its possible application in near-term quantum technologies. However, understanding these fluctuations is extremely challenging due, to a large extent, to a lack of efficient numerical methods. In this talk, we shall introduce a unified framework –based on population-dynamics methods– for the evaluation of the full probability distribution of generic time-integrated observables in Markovian quantum jump processes. These include quantities carrying information about genuine quantum features, such as quantum superposition or entanglement. The algorithm we propose provides dynamical free-energy and entropy functionals which, akin to their equilibrium counterpart, permit to unveil intriguing phase-transition behaviour in quantum trajectories. We shall discuss some applications and further disclose coexistence and hysteresis, between a highly entangled phase and a low entangled one, in large fluctuations of a strongly interacting few-body system.

Ponente: Carlos Pérez-Espigares. Universidad de Granada.

Fecha y hora: Miércoles, 26 de febrero a las 10:00 horas.

Lugar: Laboratorio de Física Computacional. Planta baja del edificio de Física (junto a las pantallas). Facultad de Ciencias. Granada.

Our brains process input through a complex network of neurons, interacting by short electrical pulses called spikes. These complex networks comprise both memory of past input as well as instructions for how to route new input in order to perform meaningful computations, which is quite different from classical computer architectures. However, we have so far only limited understanding about how network structure leads to meaningful computations. In this talk, I will discuss the idea that emergent spatio-temporal correlations in complex networks can be seen as the basis of computation in complex networks (such as the brain). I will present some of our recent results, and sketch future steps to study computation with emergent correlations.

Ponente: Johannes Zierenberg. Max Plank Institute for Dynamics and Sel-Organization. Göttingen. Alemania

Fecha y hora: Miércoles, 7 de febrero de 2020 a las 12:00.  

Lugar: Seminario de Física Estadística. Planta baja del edificio de Física (junto a las pantallas). Facultad de Ciencias. Granada. 

The mixing time of Markovian dissipative evolutions of
open quantum many-body systems can be bounded using optimal constants
of certain quantum functional inequalities, such as the logarithmic
Sobolev constant. For classical spin systems, the positivity of such
constants follows from a mixing condition on the Gibbs measure, via
quasi-factorization results for the entropy.

Inspired by the classical case, we present a strategy to derive the
positivity of the logarithmic Sobolev constant associated to the
dynamics of certain quantum systems from some clustering conditions on
the Gibbs state of a local, commuting Hamiltonian. Subsequently, we
apply this strategy to address this problem for the heat-bath dynamics.

Ponente: Ángela Capel. ICMAT, Madrid

Fecha y hora: Miércoles, 4 de diciembre de 2019 a las 11 horas.  

Lugar: Seminario de Física Estadística. Planta baja del edificio de Física (junto a las pantallas). Facultad de Ciencias. Granada. 

Examinamos un mecanismo con el cual la probabilidad de excitación de un solo átomo objetivo («impureza») en un estado estacionario puede aumentarse en varios órdenes de magnitud y/o servir de memoria cuántica a largo plazo a través de interacciones con una red cuadrada atómica. Además, consideramos una configuración alternativa de este mecanismo que produce estados ligados fotónicos de muchos cuerpos en la red y genera efectos fuertes en el campo cercano. Estos fenómenos son muy sensibles a los anchos de la línea espectral, las polarizaciones y la desafinación relativos entre la impureza y los átomos de la red, y se los puede concebir como la interacción de la impureza con la estructura de bandas y modos de decaimiento colectivos de la red. En el caso de una red infinita, presentamos estas interacciones en términos de la autoenergía y la frecuencia de Rabi renormalizada de la impureza, las cuales provienen de su interacción con los modos normales de la red. Asimismo, desarrollamos un modelo de juguete analítico que aclara tanto la intuición de estos estados como la relativa flexibilidad experimental en el tamaño de la red

Ponente: Taylor Patti. Universidad de Harvard

Fecha y hora: Viernes, 29 de noviembre de 2019 a las 10:00.  

Lugar: Seminario de Física Estadística. Planta baja del edificio de Física (junto a las pantallas). Facultad de Ciencias. Granada. 

Consideremos dos recipiente idénticos con agua, inicialmente a dos temperaturas diferentes puestos en contacto con un reservorio térmico a temperatura bajo cero (en la escala Celsius). Mientras que uno esperaría intuitivamente que el más frío se enfriase antes, no siempre ocurre de esa manera. Este efecto paradójico se conoce como efecto Mpemba. En esta charla, presentaré resultados recientes que muestran que un efecto del tipo Mpemba, aparece no solamente en agua si no que también lo hace en algunos ejemplos prototípicos de sistemas fuera del equilibrio, esto es, fluidos granulares y vidrios de spin. En primer lugar mostraré que el efecto está presente en fluidos granulares, tanto uniformemente  calentado como en enfriamiento libre. En segundo lugar usando el supercomputador JANUS II hemos estudiado el efecto Mpemba en vidrios de spin y hemos mostrado que es un proceso fuera del equilibrio gobernado por la longitud de coherencia del sistema. Finalmente, mostraré la aparición de un efecto Mpemba mesoscópico en agua tanto sólida como líquida, que puede ser un posible origen del efecto observado originalmente.

Ponente: Antonio Lasanta. Universidad de Granada.

Fecha y hora: Viernes, 11 de Octubre a las 11:00. 

Lugar: Seminario de Física Estadística. Planta baja del edificio de Física (junto a las pantallas). Facultad de Ciencias. Granada. 

Actualización: fotos del seminario

A near-term goal in quantum computation and simulation is to realize a quantum device showing a computational advantage. The goal here is to perform a quantum experiment whose outcome cannot be efficiently predicted on a classical computer.  A hope of this program is that performing such an experiment may be simpler than building an universal quantum computer. Candidate quantum devices for this task include boson samplers and Google-AI’s random quantum circuits, based, respectively, on photonic and superconducting qubit architectures. 

In this talk, I will first give a high level introduction to my research, which focuses on theoretical methods to describe quantum computers and many body systems, and how to apply these to the design of quantum algorithms. I will then focus on my recent work on the concrete problem of demonstrating superior quantum computational power. I will review current approaches and associated challenges concerning scalability, verifiability and computational soundness. We will introduce a new proposal based on short-time evolutions of 2D Ising models [1-2]. Our proposal has the benign features of being hard to simulate classically (assuming plausible complexity theoretic conjectures) while being reasonably close to cold-atomic quantum implementations, and admitting an efficient simple quantum verification protocol. This provides an alternative path towards demonstrating a reliable quantum advantages with realistic quantum simulators.

[1] J. Bermejo-Vega, D. Hangleiter, M. Schwarz, R. Raussendorf, and J. Eisert, Architectures for quantum simulation showing a quantum speedup, Phys. Rev. X 8, 021010, https://arxiv.org/abs/1703.00466
[2] D. Hangleiter, J. Bermejo-Vega, M. Schwarz, and J. Eisert, Anticoncentration theorems for schemes showing a quantum speedup, Quantum 2, 65 (2018), https://arxiv.org/abs/1706.03786

Ponente: Juani Bermejo-Vega. Free University of Berlin.

Fecha y hora: Miércoles, 10 de julio a las 12:00.

Lugar: Seminario de Física Computacional. Planta baja del edificio de Física (junto a las pantallas). Facultad de Ciencias.

El estudio de sistemas fuera del equilibrio a escalas cada vez más pequeñas ha facilitado el estudio del transporte cuántico en los últimos años. En esta presentación se da un repaso a cómo hacer estadística de trayectorias así como el efecto de la simetría en el transporte cuántico. Se analiza un sistema formado por tres espines, un baño térmico local y un campo magnético fijo. A través del formalismo de grandes desviaciones se obtienen las distribuciones de probabilidad conjuntas para corriente y actividad, lo que nos permite obtener la influencia de la actividad en el transporte cuántico.

Ponente: Miguel Ángel Martínez. Universidad de Granada.

Fecha y hora: Viernes, 28 de junio a las 12:00.

Lugar: Seminario de Física Estadística. Planta baja del edificio de Física (junto a las pantallas).

Los hidrogeles huecos representan excelentes nanotrasportadores por su habilidad de encapsular y liberar de forma controlada grandes cantidades de moléculas, tales como reactantes, fármacos, proteínas y otras biomoléculas. Tanto la encapsulación como la liberación son procesos fuera del equilibrio, y por tanto su estudio se enmarca en el campo de la Física Estadística del No-Equilibrio. En concreto, en este trabajo empleando la teoría del funcional de densidad dinámico para investigar la cinética de encapsulación de moléculas (tanto cargadas como neutras, polares o apolares) en el interior de un hidrogel hueco en condiciones salinas cercanas a las fisiológicas, y para distintos estados de hinchado del hidrogel. Los resultados muestran que, dependiendo del tipo de interacciones presentes en el medio, surgen distintos regímenes cinéticos. Este trabajo constituye el primer intento de describir de forma sistemática cómo el hinchado del hidrogel y otros parámetros físicos determinan la cinética en procesos de encapsulación.

Ponente: Arturo Moncho. Universidad de Granada.

Fecha y hora: Viernes 14 de junio, 12:00.

Lugar: Seminario de Física Estadística. Planta baja del edificio de Física (junto a las pantallas).

Chimeras are complex spatiotemporal patterns that emerge as coexistence of both coherent and incoherent groups of coupled dynamical systems. Here, we investigate the emergence of chimera states in nonlocal networks of type-I Morris-Lecar neurons coupled via chemical synapses. This constitutes a more realistic neuronal modeling framework than previous studies of chimera states, since the Morris-Lecar model provides biophysically more relevant control parameters to describe the activity in actual neural systems. We demonstrate systematically the transitions of dynamic behavior in which different types of synchrony appear depending on the excitability level and nonlocal network features. Furthermore, we map the transitions between incoherent states, traveling waves, chimeras, and coherent states in the parameter space.

Ponente: Prof. Ali Calim. Department of Biomedical Engineering, Bulent Ecevit University, Zonguldak, Turkey

Fecha y hora: Lunes, 27 de mayo a las 11:00.

Lugar: Seminario de Física Computacional. Planta baja del edificio de física (junto a las pantallas). Facultad de Ciencias.