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A Rydberg-Decorated Atomic Array for the quantum simulation of Gauge theories

Projektbeschreibung

Ein vielseitiges Werkzeug zur Erforschung von stark korrelierten Quantensystemen

Um Quantenmaterialien und Teilchenwechselwirkungen zu verstehen, muss man sich mit Systemen befassen, in denen Teilchen stark korreliert sind. Dies bedeutet, dass ihr Verhalten stark voneinander abhängig ist. Die Dynamik solcher Systeme, wie zum Beispiel Spinflüssigkeiten und Hochtemperatursupraleiter, kann mit herkömmlichen Rechenmethoden, insbesondere in höheren Dimensionen, nicht erfasst werden. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird das Projekt RyDAG eine Strontium-88-Rydberg-Pinzettenplattform zur Erforschung stark korrelierter Quantensysteme einführen. Diese Plattform wird in Kombination mit einem innovativen Superatom-Framework erstmals die Simulation komplexer 2D-Eichdynamiken ermöglichen.. Die vorgeschlagene Methode umgeht die Beschränkungen herkömmlicher Werkzeuge und bietet einen neuen Ansatz zur Erforschung von Quantensystemen. Somit wird die Projektarbeit die Grundlage für zukünftige Entdeckungen in der Quantenphysik schaffen.

Ziel

Gauge theories form a cornerstone of modern physics, underpinning the Standard Model of particle interactions and providing effective low-energy descriptions of strongly correlated condensed matter systems, such as spin liquids and high-temperature superconductors. Their broad applicability, particularly in two and three dimensions, makes them a central topic of current research. Yet, analytical approaches are notoriously difficult, and numerical methods remain restricted to low-dimensional systems and short timescales.
Quantum simulators, with their high degree of controllability, offer a powerful path to overcome these limitations and explore higher-dimensional gauge theories. Rydberg atom arrays are especially promising: the configurability of optical tweezers combined with the Rydberg blockade can naturally enforce gauge constraints. Yet, on a 2D lattice, realising gauge invariance and magnetic (plaquette) interactions requires (at least) three-body interactions, which remain a significant challenge. RyDAG addresses this by building a strontium-88 Rydberg tweezer platform, which combines a dual approach with the superatom framework developed by our theory collaborators to simulate, for the first time, plaquette dynamics. The project will particularly focus on the study of equilibrium and dynamical properties of a U(1) 2D lattice gauge theory known as the Rokhsar–Kivelson model. Beyond gauge theory simulation, the project will also establish the superatom framework as a versatile toolbox for investigating complex spin systems.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Koordinator

FUNDACIO INSTITUT DE CIENCIES FOTONIQUES
Netto-EU-Beitrag
€ 194 074,56
Adresse
AVINGUDA CARL FRIEDRICH GAUSS 3
08860 Castelldefels
Spanien
Region
Este Cataluña Barcelona
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
Keine Daten