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http://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/9575| metadata.dc.type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Title: | Redes livres de escala de osciladores harmônicos acoplados: aplicação para teoria quântica de campos |
| metadata.dc.creator: | Lopes, Leidiane de Jesus |
| metadata.dc.contributor.advisor1: | Galiceanu, Mircea Daniel |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Mendes, Carlos Fábio de Oliveira |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Batalha, Geyson Maquiné |
| metadata.dc.description.resumo: | Investiga-se o transporte de excitações em campos quânticos discretizados, utilizando o formalismo de Redes Complexas para modelar a geometria do espaço. O objetivo central é analisar como a propagação de um campo bosônico, descrito como uma rede de osciladores harmônicos acoplados, difere da difusão clássica quando o espaço é representado por topologias não triviais. Com isso em vista, implementamos a Caminhada Quântica de Tempo Contínuo (CTQW) em redes do tipo Barabási–Albert e comparamos os resultados com a difusão clássica (CTRW) na mesma estrutura. A análise concentra-se na probabilidade de retorno temporal, revelando uma diferença entre os regimes clássico e quântico. Enquanto o caminhante clássico explora toda a rede, o caminhante quântico tende a permanecer parcialmente localizado em regiões de alta conectividade. Para tanto, identificamos a origem espectral dessa localização topológica, de maneira a caracterizar a Densidade de Estados (DOS) e do Inverse Participation Ratio (IPR), mostrando que os modos associados a autovalores altos geram aprisionamento quântico. Como análise suplementar, examinamos a consistência desses fenômenos ao variar a conectividade inicial da rede (𝑚) e o tamanho do sistema (𝑁). Observamos uma transição contínua, de modo que redes pouco conectadas exibem forte localização e transporte ineficiente, enquanto redes mais densas aproximam-se de um regime de estado estendido parcial, com comportamento mais espalhado e menor aprisionamento. Os resultados sugerem que a topologia do espaço discreto atua como um potencial efetivo para excitações bosônicas, de modo que redes esparsas geram regimes de aprisionamento quântico de longo alcance mesmo para sistemas grandes (𝑁 = 2000), enquanto conectividades maiores induzem espalhamento progressivo e transporte mais eficiente. A análise assintótica revela que a probabilidade média de retorno tende a um valor finito em topologias irregulares, estabelecendo um mecanismo de confinamento topológico análogo à geração de massa efetiva. À vista disso, a dinâmica quântica mostra-se intensamente dependente da geometria discreta, impondo restrições à coerência e à propagação de campos em modelos não contínuos de espaço-tempo. |
| Abstract: | We investigate the transport of excitations in discretized quantum fields, employing the Complex Networks formalism to model spatial geometry. The central objective is to analyze how the propagation of a bosonic field, described as a network of coupled harmonic oscillators, differs from classical diffusion when space is represented by non-trivial topologies. To this end, we implemented the Continuous-Time Quantum Walk (CTQW) on Barabási–Albert networks and compared the results with classical diffusion (CTRW) on the same structure. The analysis focuses on the temporal return probability, revealing a distinct difference between the classical and quantum regimes. While the classical walker explores the entire network, the quantum walker tends to remain partially localized in regions of high connectivity. To this end, we identified the spectral origin of this topological localization by characterizing the Density of States (DOS) and the Inverse Participation Ratio (IPR), demonstrating that modes associated with high eigenvalues generate quantum trapping. As a supplementary analysis, we examined the consistency of these phenomena by varying the initial network connectivity (𝑚) and the system size (𝑁). We observed a continuous transition, where sparsely connected networks exhibit strong localization and inefficient transport, while denser networks approach a regime of partial delocalization, featuring enhanced spreading behavior and reduced trapping. The results suggest that the topology of discrete space acts as an effective potential for bosonic excitations, such that sparse networks generate long-range quantum trapping regimes even for large systems (𝑁 = 2000), whereas higher connectivities induce progressive spreading and more efficient transport. Asymptotic analysis reveals that the average return probability tends toward a finite value in irregular topologies, establishing a topological confinement mechanism analogous to effective mass generation. In view of this, quantum dynamics proves to be intensely dependent on discrete geometry, imposing restrictions on coherence and field propagation in non-continuous spacetime models. |
| Keywords: | Redes livres de escala Transporte quântico Osciladores acoplados |
| metadata.dc.subject.cnpq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: FISICA: FISICA GERAL |
| metadata.dc.language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| metadata.dc.publisher.department: | ICE - Instituto de Ciências Exatas |
| metadata.dc.publisher.course: | Física - Bacharelado - Manaus |
| metadata.dc.rights: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
| URI: | http://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/9575 |
| metadata.dc.subject.controlado: | . . . |
| Appears in Collections: | Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação - Ciências Exatas e da Terra |
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