Opis projektu
Obwody kwantowe na ultrazimnych, obojętnych elektrycznie atomach
Od czasu wynalezienia pierwszego ogniwa elektrycznego w XIX wieku możliwość sterowania przepływem elektronów napędzała rozwój wynalazków, które w nieopisanym stopniu ukształtowały nasze społeczeństwo. Ostatnio mówi się o możliwości wykorzystania przepływu obojętnych elektrycznie atomów ochłodzonych do skrajnie niskiej temperatury, który zachodzi bez rozpraszania. Taki zamiennik dla mających ładunek elektronów obiecuje analogowy, ale komplementarny postęp w zakresie technologii kwantowych. Obwody atomowe nie tylko umożliwiłyby gwałtowny postęp w badaniach nad fizyką układów wielu ciał, lecz także dałyby możliwość zbudowania licznych urządzeń kwantowych o olbrzymiej precyzji, na przykład kwantowych tranzystorów czy kwantowych czujników czy kwantowych systemów informatycznych. Finansowany ze środków UE projekt FLAC służy modelowaniu zachowań dynamicznych obwodów atomotronicznych, dając nam dzięki temu wiedzę niezbędną do projektowania i budowy obwodów atomotronicznych nowej generacji.
Cel
Ultracold quantum gases provide a unique highly-controllable platform to test fundamental aspects of quantum mechanics and to engineer novel quantum technologies and sensing devices. Recently, an emerging subfield called “atomtronics” is attracting increasing interest. Atomtronics aims to study neutral atomic circuits in optical and magnetic traps, in a manner analogous, but complementary, to electronic circuits.
This proposal focusses on two key aspects in such systems, namely on modelling the dynamics in ring-trap geometries – which benefit from the topological protection of (neutral) atomic currents – and characterizing the dynamical emergence and transfer of coherence in analogue neutral-atomic transistors. The novel feature of this project is the inclusion of experimentally-relevant fluctuations via appropriate state-of-the-art modelling schemes (namely the stochastic Gross-Pitaevskii and the Zaremba-Nikuni-Griffin model) which fully include coupling of coherent and incoherent modes and associated fluctuations, made possible through high-performance computing simulations.
The specific end-goal is to provide an in-depth characterisation of the dynamics of coherence in such circuits, thus both addressing open questions in the literature and identifying from the theoretical perspective the optimal specifications and parameter regimes which experimentalists could use to create an advanced atomic sensing device (atomic analogue of the superconducting quantum-interference device) and an atomic ring-based transistor. The proposed research has strong connections with existing experimental implementations, including the existing/planned setups at FORTH (Crete) [von Klitzing's group] and LKB (Paris) [Beugnon/Dalibard group], where the applicant will perform targeted secondments with the aim of becoming more familiar with experimental issues and devising potential strategies, thus contributing to potential future implementations of such devices.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
NE1 7RU Newcastle Upon Tyne
Zjednoczone Królestwo