Estudo de propriedades de átomos frios via cálculos de DFT

Abstract

Dispositivos tecnológicos envolvendo materiais nanoestruturados tem se tornado realidade, em especial pelo avanço do controle experimental, tanto em sistemas de átomos frios, quanto na deposição de átomos ou moléculas para composição de nanoestruturas. Contudo para que tais dispositivos sejam maximamente utilizados faz-se necessária a investigação teórica de suas propriedades. Por isso, é fundamental o tratamento quântico de sistemas complexos. Neste contexto, a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) se destaca como um método computacional poderoso para o estudo de nanoestruturas. Neste trabalho, investigamos as propriedades físicas de átomos frios descritos pelo modelo de Hubbard via cálculos de DFT. Dentre as propriedades analisadas, destacam-se a energia, o perfil de densidades e a entropia de emaranhamento. Esta última grandeza, em particular, é fundamental para a Teoria de Informação Quântica e, portanto, essencial para o desenvolvimento de novos dispositivos para o processamento de informação quântica.

Technological devices involving nanostructured materials have become reality, especially due to advances in experimental control, both in cold atom systems and in the deposition of atoms or molecules to compose nanostructures. Theoretically, one faces the challenge of realizing the quantum treatment of complex systems. In this context, Density Functional Theory (DFT) stands out as a powerful computational method for the study of nanostructures. In this work, we investigate the physical properties of cold atoms described by the Hubbard model with harmonical confinement via DFT calculations. Among the properties analyzed are the energy, density profile, and entanglement entropy. The latter, in particular, is fundamental for in Quantum Information Theory and, therefore, essential for the development of new devices for processing quantum information.