Descrizione del progetto
Un innovativo simulatore quantistico atomico potrebbe dar vita a previsioni teoriche
Sin dalla scoperta della superconduttività nel 1911, il pionieristico lavoro teorico e sperimentale ha aperto una finestra sulle non convenzionali regole del mondo quantistico. Come per quella prima scoperta, molti fenomeni derivano dal comportamento collettivo di sistemi di molteplici componenti subatomici (sistemi multicorpo) che evidenziano effetti quantistici macroscopici. Il comportamento collettivo di gruppi di due o più «corpi» possono essere alquanto diversi da quelli di particelle singole, e le interazioni di fondo possono verificarsi a distanze (relativamente) grandi. Ciò è spesso vero nel caso dei cosiddetti sistemi multicorpo fermionici, in particolare i gas atomici quantistici ultrafreddi offrono un’opportunità unica per la simulazione quantistica di tali sistemi. Il progetto CriLiN, finanziato dall’UE, sta sviluppando un innovativo simulatore quantistico atomico, che potrebbe consentire di dimostrare per la prima volta in via sperimentale importanti descrizioni teoriche.
Obiettivo
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.
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
00185 Roma
Italia