Descrizione del progetto
Nuove scoperte sui comportamenti dei materiali insoliti
Sulla scia dei concetti elaborati negli anni settanta e ottanta del secolo scorso, la descrizione teorica delle fasi topologiche della materia si aggiudicò il premio Nobel per la fisica nel 2016. È ora possibile ingegnerizzare questi stati quantistici insoliti che possiedono interessanti proprietà di solidità. Tuttavia, risulta ancora necessaria una comprensione approfondita del loro comportamento, in particolare in presenza di disordine e interazioni. Per raggiungere questo traguardo, il progetto DInTopF, finanziato dall’UE, si concentra sui sistemi di Floquet, che consistono in sistemi azionati periodicamente in cui possono emergere stati quantistici topologici della materia. Il progetto studierà l’effetto del disordine e delle interazioni sui sistemi topologici ingegnerizzati di Floquet integrati con atomi ultrafreddi per far luce sulle proprietà dei materiali topologici.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
80539 Muenchen
Germania