Descrizione del progetto
Un’analisi approfondita delle dinamiche delle quasiparticelle
Il concetto di quasiparticelle è uno strumento potente per descrivere i processi in sistemi quantistici a molti corpi. Le quasiparticelle che emergono come risultato della frazionalizzazione sono molto promettenti per l’informatica quantistica tollerante ai guasti. Le firme di queste insolite fasi della materia rimangono scarse e per lo più limitate agli stati di Hall quantistici frazionari, nonostante si ritiene che si verifichino anche in magneti quantistici frustrati. Il progetto FLATBANDS, finanziato dall’UE, costruirà un nuovo microscopio a gas di stronzio per studiare sia gli stati di Hall quantistici frazionari che i magneti altamente frustrati. Esso impiegherà gli atomi ultrafreddi, uno strumento potente per studiare i sistemi quantistici a molti corpi. Seguendo due percorsi complementari per lo studio di sistemi a molti corpi fortemente correlati e dell’ordine topologico, i risultati di ricerca di FLATBANDS eserciteranno un impatto significativo su informatica quantistica e fisica della materia condensata.
Obiettivo
"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."
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
20148 Hamburg
Germania