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Quantum simulation of two dimensional fermionic systems
QuFerm2D
Finanziamento del: European Commission - European Research Council (ERC)    Bando: ERC-2012-StG
Inizio attività: 01/11/2012    Termine attività: 31/10/2017
Budget Complessivo: 1.243.200,00 €    Costo complessivo finanziato all'INO: 1.243.200,00 €
Responsabile Scientifico del progetto: Roati Giacomo     e per l'INO è: Roati Giacomo

Organismo/Istituzione/Azienda prima Assegnataria: CNR - Istituto Nazionale di Ottica (INO)

altro personale INO partecipante: Burchianti Alessia, Scazza Francesco, Schiavinatti Tavares Pedro Ernesto, Valtolina Giacomo, Zaccanti Matteo

Riassunto: I sistemi fermionici bidimensionali mostrano notevoli proprietà fisiche, non solamente di interesse fondamentale ma anche dirette verso un’applicazione tecnologica. Due esempi paradigmatici sono i superconduttori ad alta temperatura e il grafene. Nonostante numerosi anni di studio, la comprensione dei meccanismi alla base di tali fenomeni non è tuttora completa. In QuFerm2D, propongo di usare gas atomici di Fermi per studiare la fisica dei sistemi bidimensionali fortemente correlati. Infatti i gas atomici ultrafreddi possono essere considerati come simulatori quantistici ideali di fenomeni a molti corpi grazie alla possibilità unica di controllare la maggior parte dei parametri rilevanti. La macchina sperimentale beneficerà di tutte le tecniche sperimentali più avanzate, come l’imaging ad alta risoluzione e il controllo dell’interazione tra le particelle. Grazie all’utilizzo di potenziali ottici arbitrari si potrà creare l’ambiente ideale per l’implementazione di modelli quantistici. In questo progetto vogliamo caratterizzare sia la fase normale che superfluida dei fermioni bidimensionali. Ad alta temperatura potremo studiare l’equazione di stato per verificare l’applicabilità della teoria di liquido di Fermi, mostrando il ruolo delle fluttuzioni. Nel regime superfluido, studieremo il ruolo del tunnelling tra i layer, discriminando tra la dinamica coerente Josephson e quella a singola particella,
determinando anche in questo modo il gap in energia del superfluido. Aggiungendo disordine in maniera controllata, potremo simulare la fisica dei superconduttori granulari, verificando la robustezza del parametro d’ordine e l’insorgere di fasi metalliche ad alta temperatura. La comprensione di queste fenomenologie sarà il passo fondamentale per poter poi implementare Hamiltoniane di Fermi-Hubbard sia in reticoli quadrati che esagonali, che sono predette descrivere i meccanismi microscopici dei superconduttori ad alta temperatura e del grafene anche in presenza di interazione forte.

Esperimenti/Studi Teorici correlati:
Sistemi fermionici fortemente correlati
Miscele di fermioni con masse ineguali con interazioni risonanti a due e a tre corpi

I Prodotti della Ricerca attinenti sono: 2
1) Josephson effect in fermionic superfluids across the BEC-BCS crossover on Science (2015) by over 10 authors including: Valtolina Giacomo, Xhani Klejdja, Neri Elettra, Amico Andrea, Inguscio Massimo, Smerzi Augusto, Roati Giacomo, Burchianti Alessia, Zaccanti Matteo (Papers JCR/ISI Journals)
2) Efficient all-optical production of large Li-6 quantum gases using D-1 gray-molasses cooling on Physical Review A (2014) by Burchianti A., Valtolina G., Seman J. A., Pace E., De Pas M., Inguscio M., Zaccanti M., Roati G. (Papers JCR/ISI Journals)


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