Description du projet
Un nouvel éclairage sur le comportement des matériaux exotiques
S’appuyant sur des concepts développés dans les années 1970 et 1980, la description théorique des phases topologiques de la matière a remporté le prix Nobel de physique en 2016. Ces états quantiques exotiques peuvent désormais être conçus et présentent de robustes propriétés très intéressantes. Une compréhension approfondie de leur comportement demeure toutefois nécessaire, en particulier en présence de désordre et d’interactions. Le projet DInTopF, financé par l’UE, se concentre sur les systèmes de Floquet (systèmes à commande périodique où peuvent apparaître des états quantiques topologiques de la matière) en vue d’atteindre cet objectif. Le projet étudiera l’effet du désordre et des interactions sur les systèmes topologiques de Floquet mis en œuvre avec des atomes ultrafroids afin de mieux comprendre les propriétés des matériaux topologiques.
Objectif
This project aims at studying the topological properties of ultracold atoms in a periodically-driven honeycomb optical lattice in the presence of disorder and interactions. It relies on an already-existing experimental setup that can routinely create topological Floquet phases with weakly-interacting bosonic potassium atoms. The development of several technical tools will allow for the investigation of yet-unexplored topological phases of matter and bring solutions to the inherent heating due to the periodic driving.
A first task is the direct observation of topological edge states and the realization of a Chern number 2 topological phase. This requires the implementation of a box potential and a better control of the laser beams providing the optical lattice. It will provide for the first time a complete picture of the bulk-edge correspondence and of the phase diagram of Floquet systems.
A second set of experiments involves the setting of a disorder potential, and will bring into light the interplay between topology and disorder in periodically-driven systems. In particular the existence of disorder-induced topological phases such as the anomalous Floquet Anderson insulator will be demonstrated. In this phase, the bulk is fully localized and topologically-protected edge states do exist.
In the last part of the project, a vertical confinement will be implemented, and it will be combined with the tuning of interactions with a Feshbach resonance to bring the system to a strongly-interacting regime. There, interesting phases of matter can be explored, such as a fermionization of the gas loaded in a so-called moat band. More strikingly, a topological many-body-localized Floquet phase can be realized, where the strongly-interacting particles undergo a periodic driving, but are resilient to heating while supporting a topological edge state.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
80539 Muenchen
Allemagne