Descripción del proyecto
Un novedoso simulador cuántico atómico podría hacer realidad predicciones teóricas
Desde el descubrimiento de la superconductividad en 1911, el pionero trabajo teórico y experimental ha abierto una ventana a las reglas no clásicas que rigen el mundo cuántico. Tal como ocurrió con aquel descubrimiento inicial, hay muchos fenómenos que son el resultado del comportamiento colectivo de sistemas de numerosos componentes subatómicos (sistemas de muchos cuerpos) con efectos cuánticos macroscópicos. El comportamiento colectivo de grupos de dos o más «cuerpos» puede ser bastante diferente del de las partículas individuales y las interacciones subyacentes pueden producirse a distancias (relativamente) amplias. Esto sucede a menudo con los llamados sistemas de muchos cuerpos fermiónicos y los gases cuánticos atómicos ultrafríos constituyen una oportunidad única para una simulación cuántica de tales sistemas. El proyecto CriLiN, financiado con fondos europeos, está desarrollando un novedoso simulador cuántico atómico que podría permitir por primera vez la demostración experimental de importantes descripciones teóricas.
Objetivo
Ultracold atomic gases have emerged as ideal quantum simulators, as they enable experimentalists to study the interplay between the properties of a quantum many-body system and the interactions between its constituents with unmatched accuracy. However, in spite of impressive progresses, an atomic quantum simulator of highly correlated fermionic matter, able to address both phenomena of exotic superfluidity and itinerant ferromagnetism, still awaits experimental demonstration. Such a system needs to be built from the ground-up by carefully harnessing the underlying few-body physics.
In CriLiN I will develop and test a new kind of Atomic Quantum Simulator of unequal-mass spin-1/2 fermions with long-range, multi-body resonant interactions. In order to do so, I will exploit the still unexplored 6Li-53Cr Fermi-Fermi mixture which, thanks to its special mass ratio of M/m=8.8 exhibits unique few-body properties that strongly favour the many-body phases of our interest. Indeed, on the “molecular side” of an interspecies s-wave Feshbach resonance, the Cr-Li system supports a real (virtual) stable universal trimer (tetramer) state, while benefiting from quantum-interference induced suppression of three-body recombination processes. At the few-body level, this will allow for the first time to resonantly tune multi-body, long-range p-wave interactions. At the many-body level, this will allow both to investigate Stoner's model of itinerant ferromagnetism and to greatly enhance the possibility to attain elusive superfluid regimes or topologically non-trivial p-wave superfluids.
In CriLiN I will: (i) realize a degenerate 6Li-53Cr Fermi-Fermi mixture and
identify intra- and inter-species Feshbach resonances suitable for our
simulator; (ii) unveil and characterize stable cluster states and exploit them
to resonantly tune three- and four-body elastic interactions; (iii) demonstrate the
suppression of inelastic pairing processes in repulsively interacting mixtures.
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
00185 Roma
Italia