Desenvolvimento de métodos computacionais para investigação de sistema quânticos fora de equilíbrio - Pontos fixos não-térmicos durante o Relaxamento de gases Quânticos turbulentos

• Processo: 25/13137-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
• Pesquisador responsável: Vanderlei Salvador Bagnato
• Beneficiário: Michelle Alejandra Moreno Armijos
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 24/04637-8 - RELAQS: Pontos fixos não-térmicos durante o RELAxamento de gases QuânticoS distantes do equilíbrio, AP.R
• Assunto(s): Condensado de Bose-Einstein
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: condensados de Bose-Einstein | Dinâmica de relaxação | Gases quânticos turbulentos | Pontos fixos não-térmicos | sistemas fora do equilíbrio | Sistemas de muitos corpos e condensação de Bose-Einstein

Resumo

O estudo de sistemas fora de equilíbrio em gases quânticos ultrafrios tem se destacado como uma das fronteiras da física moderna, oferecendo uma plataforma única para a investigação de fenômenos universais, como turbulência quântica e os chamados pontos fixos não térmicos (NTFPs). Os NTFPs correspondem a estados universais de equilíbrio dinâmico, porém fora do equilíbrio térmico, caracterizados por escalas de tempo e espaço invariantes durante a evolução do sistema. O projeto RELAQS reúne os esforços de dois grupos de pesquisa, na França e no Brasil, com o objetivo de explorar o relaxamento de sistemas quânticos de muitos corpos em regimes fora de equilíbrio. No Instituto de Física de São Carlos, encontra-se em fase de construção um novo aparato experimental dedicado à produção de condensados de Bose-Einstein (BEC) de átomos de Rb-87 em uma armadilha do tipo caixa. Diferentemente das armadilhas harmônicas convencionais, esse tipo de armadilha proporciona um ambiente quase homogêneo, ideal para o estudo de escalabilidade universal, NTFPs, dinâmicas de relaxação e processos de termalização.As atividades para o bolsista estarão voltadas para o desenvolvimento e aplicação de ferramentas computacionais para o tratamento e análise de dados experimentais obtidos no novo aparato de condensação de átomos de Rb-87 em armadilha tipo caixa. O bolsista será responsável por criar rotinas automatizadas de processamento e análise de imagens e séries temporais, integradas ao sistema de controle do experimento (Labscript Suite, em Python), com o objetivo de investigar dinâmicas fora de equilíbrio e NTFPs. As atividades incluem também o uso de técnicas de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina para identificação de padrões e regimes dinâmicos. O trabalho contribuirá com a capacitação técnica avançada do bolsista e fornecerá suporte essencial ao projeto de pesquisa.O uso de técnicas de inteligência artificial é essencial devido à complexidade e ao grande volume dos dados experimentais disponíveis. A identificação de padrões sutis associados à dinâmica fora de equilíbrio exige métodos capazes de lidar com dados ruidosos, de alta dimensionalidade e com estruturas não triviais. A IA permite automatizar a extração de parâmetros relevantes e acelerarsignificativamente a análise dos dados. (AU)