Beräkningar av ovanliga vågfenomen

Yingda Cheng är för närvarande professor vid Michigan State University, USA. Hon kommer, tack vare anslaget från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, vara gästprofessor vid Institutionen för informationsteknologi, Uppsala universitet.

I många tillämpningar används ljusvågor för att överföra information. Därför är det av särskilt vikt att följa ljusets väg genom olika material. Växelverkan med materialet kan beskrivas med hjälp av en matematisk modell för hur ljusvågors spridning varierar beroende på materialet och ljusintensiteten. 

Det planerade projektet ska ta sig an den icke-linjära spridningen, där intensiteten hos de observerade optiska fenomenen inte är proportionell mot den hos de infallande ljusstrålarna. Medan linjär optisk spridning numera är rätt välbeskriven är de icke-linjära fenomenen inte lika välkända. Dessa fordrar mycket hög ljusintensitet, och det var först då högintensiva lasrar började användas som många extraordinära optiska effekter upptäcktes. 

Syftet med projektet är att utveckla beräkningsteknik för numerisk simulering av vågfenomen som beskrivs av icke-linjära modeller. Denna forskning kommer att vara betydelsefull inom områdena numerisk analys och tillämpad matematik. Även inom fysiken är högenergilasrar och deras icke-linjära effekter av stort intresse. 

De nya simuleringsverktygen ska också kunna tillämpas på spridningen av så kallade spinnvågor i magnetiska material. Effektiva modeller för hur spinnvågorna fortplantas är viktiga för utvecklingen inom framtida informationsteknologi där elektroniken ska ersättas av spinntronik. Spinntroniken utnyttjar elektroners egenskaper – spinn och laddning – för att bära, bearbeta och överföra information effektivare än i dagens datorer. Förhoppningen är att även kunna utnyttja spinntroniken i framtida kvantdatorer.