Projektbeschreibung
Untersuchung der Grundlagen des Kondo-Effekts in atomaren Vielteilchensystemen
Interaktionen zwischen lokalisierten Spins und mobilen Fermionen bilden die Grundlage der Transporteigenschaften vieler stark korrelierter Materialien. Selbst eine einzige Unregelmäßigkeit eines lokalisierten Spins kann immense Auswirkungen auf die Bewegung vieler Fermionen in der Umgebung haben und so zu einem erstaunlichen Phänomen der Vielteilchen-Quantenphysik führen – dem Kondo-Effekt. Für eine finite Dichte lokalisierter Spins konkurriert der Kondo-Effekt auch mit durch Fermionen verursachte weitreichende Spin-Interaktionen. Das EU-finanzierte Projekt OrbiDynaMIQs wird die grundlegenden dynamischen und räumlichen Eigenschaften des Kondo-Effekts erforschen. Es wird einen neuartigen, schnellen Quantensimulator auf der Grundlage ultrakalter fermionischer Ytterbiumatome entwickeln und sich auf die orbitale Spindynamik einzelner und mehrfacher Unregelmäßigkeiten konzentrieren, die in 1D- und 2D-Systeme mobiler Fermionen eingebettet sind.
Ziel
The interaction between localized spins and mobile fermions underlies the transport properties of a large variety of highly correlated materials. Even a single localized spin impurity can dramatically influence the motion of many fermions in its surroundings, giving rise to one of the most remarkable phenomena in quantum many-body physics - the Kondo effect. For a finite density of localized spins, the Kondo effect competes with non-local fermion-mediated Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interactions, providing the driving force for many intriguing phenomena such as the unconventional superconductivity and the quantum critical behavior of heavy-fermion compounds. Despite decades of investigations, fundamental issues remain concerning the dynamical and spatial properties of the Kondo effect, that are difficult to tackle in electron systems. Further, a detailed understanding of the transition between the single-impurity Kondo problem and a system of interacting impurities is still missing. In OrbiDynaMIQs, I will develop a novel experimental platform for addressing such open questions. Leveraging on recent progress in manipulating single atoms with optical tweezers, I will realize a versatile two-orbital quantum simulator based on ultracold fermionic ytterbium atoms. I will focus on the spin-orbital dynamics of single and multiple localized impurities embedded in one- and two-dimensional itinerant fermion systems. I will then investigate the emergence of RKKY interactions between localized spins, both in few-body and full lattice realizations, taking first steps in exploring a whole new range of spin-correlation phenomena in Kondo systems. The proposed approach capitalizes on the strong interlink between quantum many-body physics and precision measurements with two-electron atoms, and on my experience at the confluence of these fields. It will also facilitate studies of new two-orbital models with enlarged SU(N) symmetries beyond that of spin-1/2 electron systems.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2020-STG
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34127 Trieste
Italien