Description du projet
Explorer les fondements de l’effet Kondo dans les systèmes atomiques à plusieurs corps
Les interactions entre les spins localisés et les fermions mobiles sous-tendent les propriétés de transport de nombreux matériaux fortement corrélés. Une seule impureté de spin localisée peut affecter de façon spectaculaire le mouvement d’un grand nombre de fermions dans son voisinage, donnant lieu à un phénomène remarquable dans la physique quantique à plusieurs corps: l’effet Kondo. Pour une densité finie de spins localisés, l’effet Kondo entre en concurrence avec les interactions de spin à longue portée médiées par les fermions. Le projet OrbiDynaMIQs, financé par l’UE, explorera les propriétés dynamiques et spatiales élémentaires de l’effet Kondo. Il développera un nouveau simulateur quantique rapide basé sur des atomes d’ytterbium fermioniques ultrafroids, et se concentrera sur la dynamique spin-orbite d’impuretés uniques et multiples intégrées dans des systèmes de fermions itinérants 1D et 2D.
Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- sciences naturellessciences physiquesphysique théoriquephysique des particulesfermion
- sciences naturellessciences physiquesélectromagnétisme et électroniquesuperconducteur
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Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-STG
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ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
34127 Trieste
Italie