Zobrazit minimální záznam



dc.contributor.authorTurek, Ondřej
dc.date.accessioned2025-01-06T14:19:20Z
dc.date.available2025-01-06T14:19:20Z
dc.date.issued2020
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10467/120012
dc.description.abstractQuantum mechanics on graphs utilizes to a great extent the knowledge and methods of linear algebra and matrix theory. In this work we illustrate the connections between the above fields and demonstrate, among others, that those purely mathematical dis ciplines can draw inspiration from the theory of quantum graphs. The thesis consists of three main chapters. In the first of them, we introduce a series of original results concerning scattering properties of vertices in quantum graphs. We find a nontrivial parametric family of vertex couplings whose reflection and transmission probabilities are indistinguishable from those of the free coupling, and we introduce couplings with permutation-symmetric scattering probabilities. Then we construct two exotic types of couplings in vertices of degrees 3 and 4 such that the transmission probabilities depend in a remarkable way on an external poten tial, which thus allows to control the passage of electrons through the vertex. Finally, we introduce a parametric family of couplings that continuously interpolate between the δ coupling and a certain recently discovered rotationally symmetric coupling with anomalous spectral properties. These results are followed by a study of two special matrix families. At first we ex amine the existence and construction of Hermitian unitary matrices whose diagonal entries have absolute value r ≥ 0 and off-diagonal entries have absolute value t > 0. Then we focus on the family of circulant matrices with the value d ≥ 0 on the diago nal, 1 or −1 off the diagonal and with mutually orthogonal rows. If d ≥ 0 is even, we prove that such matrices exist only of order 2d + 2. This is a generalization of a classi cal theorem saying that circulant conference matrices (case d = 0) exist only of order 2 [Stanton and Mullin 1976]. For any d ≥ 0 we disprove the existence of a symmet ric matrix of the given type of order n > 2d + 2, which generalizes another classical theorem [Johnsen 1964] about the nonexistence of a symmetric circulant Hadamard matrix of order n > 4. In the last part of the thesis we address spectral properties of periodic quantum graphs. We examine a square lattice with a general coupling in the vertices, a dilated honeycomb network with the δ coupling, and finally we focus on a rectangular lat tice with the δ coupling in the vertices, for which we examine in detail the number of spectral gaps. After recalling the Bethe–Sommerfeld conjecture, we present one of the main achievements in this thesis, namely, the proof of existence of a periodic quantum graph featuring a finite nonzero number of gaps in the spectrum.en
dc.language.isoenen
dc.publisherČVUT. Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská.cze
dc.titleAlgebraic Problems in Quantum Mechanics on Graphsen
dc.typehabilitation thesisen
dc.typehabilitační prácecze
theses.degree.grantorČeské vysoké učení technické v Praze. Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská.cze
dc.description.abstract-translatedKvantová mechanika na grafech využívá významným způsobem poznatky a metody lineární algebry a teorie matic. V této práci souvislosti mezi jmenovanými oblastmi názorně demonstrujeme a mimo jiné ukážeme, že tyto ryze matematické disciplíny mohou samy čerpat inspiraci z teorie kvantových grafů. Práce sestává ze tří stěžejních kapitol. V první z nich představíme řadu originál ních výsledků týkajících se rozptylových vlastností vrcholů v kvantových grafech. Na lezneme netriviální parametrickou třídu vazeb, které se pravděpodobnostmi odrazu a rozptylu neliší od volné vazby, a představíme vazby s permutačně symetrickými prav děpodobnostmi rozptylu. Sestrojíme dva exotické typy vazeb ve vrcholech stupně 3 a 4, pro něž jsou pravděpodobnosti průchodu významným způsobem závislé na vněj ším potenciálu, který tak umožňuje regulovat průchod elektronů skrze vrchol. Kapi tolu uzavřeme představením parametrické třídy vazeb, které spojitě interpolujímezi δ vazbou a jistou nedávno objevenou rotačně symetrickou vazbou s neobvyklými spek trálními vlastnostmi. Na tyto výsledky navážeme studiem dvou speciálních tříd matic. Nejprve pro zkoumáme existenci a konstrukci hermitovských unitárních matic, jejichž diagonální prvky mají absolutní hodnotu r ≥ 0 a mimodiagonální prvky mají absolutní hodnotu t > 0. Poté se zaměříme na množinu cirkulantních matic s hodnotou d ≥ 0 na di agonále, 1 nebo −1 mimo diagonálu a s navzájem ortogonálními řádky. Je-li d ≥ 0 sudé, dokážeme, že dané matice existují pouze řádu 2d + 2. Tím získáme zobecnění známého tvrzení, že cirkulantní konferenční matice (případ d = 0) existují jen řádu 2 [Stanton a Mullin 1976]. Pro libovolné d ≥ 0 vyvrátíme existenci symetrické matice tohoto typu řádu n > 2d + 2, čímž zobecníme další klasický výsledek [Johnsen 1964] o neexistenci symetrické cirkulantní Hadamardovy matice řádu n > 4. V poslední části práce se budeme věnovat spektrálním vlastnostem periodických kvantových grafů. Probereme postupně čtvercovou mřížku s obecnou vazbou ve vr cholech, deformovanou šestiúhelníkovou mřížku s δ vazbou a nakonec se zaměříme na obdélníkovou mřížku s δ vazbou ve vrcholech, pro niž budeme podrobně zkoumat počet spektrálních mezer. Po připomenutí Bethe–Sommerfeldovy hypotézy předsta víme jeden z hlavních výsledků této práce, jímž je důkaz existence periodického kvan tového grafu s konečným nenulovým počtem mezer ve spektru.cze


Soubory tohoto záznamu



Tento záznam se objevuje v následujících kolekcích

Zobrazit minimální záznam