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Topological Effects in Bosonic Lattices

Description du projet

Supprimer les obstacles aux nouveaux dispositifs photoniques

La topologie est une branche des mathématiques qui étudie les formes géométriques qui résistent à la déformation, comme une tasse à café en caoutchouc qui conserve le trou de son anse, quelle que soit la façon dont on l’écrase. Au cours des dernières décennies, la topologie a été appliquée avec succès aux matériaux. Les électrons «topologiquement protégés» ont permis de créer des isolants topologiques, isolants à l’intérieur et conducteurs à l’extérieur, où les électrons résistent aux obstacles opposés à leur flux. Plus récemment, des phénomènes analogues impliquant des photons ont été étudiés. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet TEBLA étudie les effets topologiques émergents dans les réseaux photoniques susceptibles de conduire à de nouveaux phénomènes d’effet laser et à des fluides topologiques de lumière.

Objectif

Controlling and manipulating quantum matter is a fast-growing research topic that could revolutionise technology and influence many aspects of our daily life. A promising step in this direction is to use topological concepts to tune physical properties of matter and to exploit novel phenomena useful to build new physical devices. In the last decade, topology have been extensively studied in the context of quantum many-body systems, a revolution that has led to the discovery of the topological insulators. Similarly, the Fubini-Study metric has just begun to show its physical meaning and role played in some quantum phenomena, but a lot more remains to be investigated. In this Action, I will study how topological and geometrical effects emerge in the physics of bosons in lattices. I will first address the geometrical contribution in the dynamics of two-body bound states, and then I shall identify conditions for enhancing inter-particle interactions on a full many-body system. I will apply these findings on photonic lattice systems and investigate how non-trivial quantum geometry and topology can lead to novel lasing phenomena. The nature of the work, being based on a combination of expertise, will have a strong interdisciplinary character. The research will be done at Aalto University in the Quantum Dynamics group led by Academy Professor Päivi Törmä, with the unique and exciting opportunity for me to work on the theory in a side by side collaboration with the experimentalists of the group. The expected impact of this research will advance our understanding of the topological properties of bosons in lattices, towards the exploration of geometrically-induced ultrafast lasers and strongly correlated topological fluids of light.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2020

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Coordinateur

AALTO KORKEAKOULUSAATIO SR
Contribution nette de l'UE
€ 190 680,96
Adresse
OTAKAARI 1
02150 Espoo
Finlande
Région
Manner-Suomi Helsinki-Uusimaa Helsinki-Uusimaa
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 190 680,96