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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.76.2024.tde-26012024-114225
Document
Author
Full name
Noel Araujo Moreira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2024
Supervisor
Committee
Bachelard, Romain Pierre Marcel (President)
Castilho, Patricia Christina Marques
Moreira, Pedro Augusto Franco Pinheiro
Pinheiro, Felipe Arruda de Araujo
Schachenmayer, Johannes
Title in English
CoupledDipoles.jl: a Julia package for cold atoms
Keywords in English
Cold atoms
Coupled dipoles
Julia language
Abstract in English
Modern physics includes theoretical, experimental, and numerical approaches that often overlap. One such field exemplifying this integration is Cold Atoms, which has witnessed a surge in intriguing discoveries over the past few decades. Not surprisingly, its numerical aspects, such as convergences tolerances, or fastest algorithms, have been largely absent from the literature, with the prevailing notion that equations can be effortlessly solved using conventional techniques. This perception, however, cannot align with reality. Computer simulations in this field have boundaries that are not documented and can affect physical outcomes, but pinpointing them is challenging. We introduce CoupledDipoles.jl, a specialized Julia Package designed for simulating interacting cold atoms through various mathematical models. Our package offers a flexible infrastructure that allows for different models (e.g. 2D models, where the effective physics is constraint into a plane) to be incorporated and, in addition, brings guarantees that its core methods have optimal performance. By addressing this unconventional gap in the literature, we aim to shed light on the numerical methods in the field, often overlooked, providing a valuable resource for both newcomers seeking an entry point and experts aiming to enhance their productivity in this domain.
Title in Portuguese
CoupledDipoles.jl: um pacote Julia para átomos frios
Keywords in Portuguese
Atomos frios
Dipolos acoplados
Linguagem Julia
Abstract in Portuguese
A física moderna inclui abordagens teóricas, experimentais e numéricas que frequentemente se sobrepõem. Um campo que exemplifica essa integração é o dos Átomos Frios, visto que testemunhou um aumento de descobertas intrigantes nas últimas décadas. Não é surpreendente que seus aspectos numéricos, como tolerâncias de convergência ou algoritmos mais rápidos, tenham estado em grande parte ausentes na literatura, com a noção predominante de que equações podem ser facilmente resolvidas usando técnicas convencionais. No entanto, essa percepção não condiz com a realidade. As simulações computacionais nesse campo têm limites que não estão documentados e podem afetar os resultados físicos, mas identificá-los é desafiador. Apresentamos o CoupledDipoles.jl, um pacote escrito Julia especializado projetado para simular átomos frios interagindo por meio de vários modelos matemáticos. Nosso pacote oferece uma infraestrutura flexível que permite a incorporação de diferentes modelos (por exemplo, modelos 2D, nos quais a física efetiva é limitada a um plano) e, além disso, garante que seus métodos principais tenham desempenho ótimo. Ao abordar essa lacuna não convencional na literatura, pretendemos esclarecer os métodos numéricos no campo, frequentemente negligenciados, fornecendo um recurso valioso tanto para iniciantes que buscam um ponto de entrada quanto para especialistas que desejam aprimorar sua produtividade nesse domínio.
 
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Publishing Date
2024-01-26
 
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