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DIPOLAR fermionic SuperFluidity

Description du projet

Interactions dipôle-dipôle anisotropes à longue portée dans la matière quantique ultra-froide

Les systèmes fortement corrélés sont ceux dans lesquels les interactions entre particules (généralement entre électrons) sont si intenses que, au lieu de se déplacer indépendamment, les particules agissent de manière collective. Cela conduit à des phénomènes exotiques émergents, notamment la supraconductivité à haute température et la supraconductivité topologique. La plupart des études visant à caractériser les systèmes fortement corrélés se sont concentrées sur les interactions à courte portée dans les gaz quantiques ultrafroids. Le projet DIPOLAR_SF, financé par le CER, vise à ouvrir la voie à un nouveau domaine de recherche sur la matière quantique ultra-froide fortement corrélée, caractérisée par des interactions dipolaires à longue portée. Pour ce faire, les chercheurs exploiteront l’interaction dipôle-dipôle anisotrope dans les atomes magnétiques. Il s’agira notamment de créer le premier condensat de Bose-Einstein composé de dimères dipolaires et d’étudier la superfluidité anisotrope et topologique dans un gaz de Fermi dipolaire en 2D.

Objectif

Strongly correlated systems give rise to fascinating emergent phenomena, such as high-temperature and topological superconductivity. Due to the complexity of those materials, understanding the underlying microscopic mechanisms is very challenging. While ultracold Fermi gases have emerged as a model system to investigate strongly interacting systems, they have primarily focused on
local and short-range interactions. This proposal aims to overcome these limitations and pioneer the quantum simulation of strongly correlated matter with long-range interactions, exploiting the anisotropic dipole-dipole interaction in magnetic atoms.

We will study the unexplored dipolar BEC-BCS crossover using an isotopic dipolar Fermi mixture immune to dipolar losses. This will enable the creation of a Bose-Einstein condensate made up of dipolar dimers for the first time, directly yielding an order-of-magnitude enhancement of the dipolar interaction. This achievement will enable the realization of strongly correlated quantum liquids and supersolids.

In the BCS regime, our focus will be on studying anisotropic and topological superfluidity. Using a 2D dipolar Fermi gas, we propose to explore the deformation of the Fermi surface due to interactions and its impact on fermionic pairing and superfluidity. Additionally, the reduced dimensionality enhances the critical temperature for the elusive p-wave superfluidity, where identical fermions pair, thus paving the way to explore topological superfluids. Finally, the two-component Fermi mixture provides a platform to study the coexistence and competition between s- and p-wave pairing. These phases are separated by a topological phase transition, where the order parameter continuously evolves from even to odd parity, resulting in unconventional singlet-triplet superfluidity.

This proposal opens a new field of strongly correlated ultracold quantum matter with long-range dipolar interactions.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
Contribution nette de l'UE
€ 1 915 505,00
Adresse
COLEXIO DE SAN XEROME PRAZA DO OBRADOIRO S/N
15782 Santiago De Compostela
Espagne
Région
Noroeste Galicia A Coruña
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 915 505,00

Bénéficiaires (1)