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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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Exploring strong correlations in flat bands

Description du projet

La dynamique des quasiparticules observée au microscope

Le concept de quasiparticules est un outil puissant pour décrire les processus dans les systèmes quantiques à plusieurs corps. Les quasiparticules issues de la fractionalisation sont très prometteuses pour le calcul quantique tolérant aux défaillances. Les signatures de ces phases exotiques de la matière restent rares et principalement limitées aux états Hall quantiques fractionnaires, bien qu’on suppose qu’elles se produisent également dans les aimants quantiques frustrés. Le projet FLATBANDS, financé par l’UE, permettra de construire un nouveau microscope à gaz de strontium destiné à étudier à la fois les états Hall quantiques fractionnaires et les aimants fortement frustrés. Il utilisera des atomes ultra-froids, qui sont un outil puissant pour étudier les systèmes quantiques à plusieurs corps. En suivant deux voies complémentaires pour étudier les systèmes à plusieurs corps fortement corrélés et l’ordre topologique, les résultats des recherches menées par FLATBANDS auront un impact important sur l’informatique quantique et la physique de la matière condensée.

Objectif

"One spectacular phenomenon in quantum many-body systems is the emergence of non-local quasiparticles with fractional quantum numbers and anyonic statistics. Of fundamental interest, fractionalization also holds promise for fault-tolerant quantum computation motivating the search for such exotic phases of matter. Signatures of this phenomenon remain sparse and mostly restricted to fractional quantum Hall states, despite being predicted to also occur in other systems such as frustrated quantum magnets. An essential feature shared by both systems is the massive ground state degeneracy, or flat band, out of which fractionalization emerges. The underlying non-local topological order of such phases is an outstanding experimental challenge to detect with only local observables. Building on my experience to study ""hidden"" order in one dimensional systems, I will address the physics of strong correlations in two and three dimensional flatbands using ultracold atoms and the unique probes of atomic physics. I propose in FLATBANDS to build a novel strontium quantum gas microscope to study both fractional quantum Hall states and highly frustrated magnets. I will first rotate mesoscopic dilute Bose gases to mimic the behaviour of electrons in magnetic fields. Using observables down to individual particles, I will study density-density correlations in the lowest Landau level, providing signatures of emerging Laughlin-like states. On the same platform, I will measure spin correlations and detect fractionalization in highly frustrated magnets. Using atoms trapped in programmable tweezer arrays and excited in Rydberg states, I will engineer quantum spin-ice and directly observe the emergence of magnetic monopoles. By following two complementary routes to address strong correlations and topological order, FLATBANDS will open fascinating perspectives with impact in quantum information, quantum computation, and condensed matter physics."

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITY OF HAMBURG
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 640,00
Coût total
€ 1 499 640,00

Bénéficiaires (2)