Opis projektu
Nowy atomowy symulator kwantowy może urzeczywistnić teoretyczne prognozy
Od momentu odkrycia zjawiska nadprzewodnictwa w 1911 roku pionierskie prace teoretyczne i eksperymentalne dostarczyły informacji na temat nieklasycznych reguł rządzących światem kwantowym. Podobnie jak w przypadku tego wczesnego odkrycia, wiele zjawisk wynika ze zbiorowego zachowania układów wielu subatomowych składników (układów wielociałowych) wykazujących makroskopowe efekty kwantowe. Zbiorowe zachowanie grup dwóch lub większej liczby „ciał” może zupełnie różnić się od zachowania poszczególnych cząstek, a leżące u ich podstaw oddziaływania mogą występować w (stosunkowo) dużych odległościach. Dotyczy to często tak zwanych fermionicznych układów wielociałowych, a ultrazimne kwantowe gazy atomowe oferują unikalną możliwość symulacji kwantowej takich układów. W ramach finansowanego ze środków UE projektu CriLiN opracowywany jest nowy atomowy symulator kwantowy, który po raz pierwszy mógłby umożliwić demonstrację ważnych opisów teoretycznych w ramach eksperymentów.
Cel
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.
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
00185 Roma
Włochy