Descripción del proyecto
Explorar los fundamentos del efecto Kondo en sistemas atómicos de muchos cuerpos
Las interacciones entre los espines localizados y los fermiones móviles subyacen a las propiedades de transporte de muchos materiales fuertemente correlacionados. Incluso una sola impureza en un espín localizado puede afectar de manera drástica al movimiento de un gran número de fermiones en su proximidad, lo que da lugar a un fenómeno notable de la física cuántica de muchos cuerpos: el efecto Kondo. Para una densidad finita de espines localizados, el efecto Kondo compite además con las interacciones de espín de largo alcance mediadas por fermiones. El proyecto OrbiDynaMIQs, financiado con fondos europeos, investigará las propiedades dinámicas y espaciales elementales del efecto Kondo. Desarrollará un simulador cuántico novedoso y rápido basado en átomos fermiónicos ultrafríos de iterbio y se centrará en la dinámica de los orbitales de espín de impurezas simples y múltiples incrustadas en sistemas de fermiones itinerantes de una y dos dimensiones.
Objetivo
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.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
34127 Trieste
Italia