SimPoMol: Quantum Simulation with Ultracold Polar Molecules
SimPoMol:超冷极性分子的量子模拟
基本信息
- 批准号:EP/X023354/1
- 负责人:
- 金额:$ 311.23万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:英国
- 起止时间:2022 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Strongly-interacting many-body quantum states lie at the heart of phenomena such as the fractional quantum Hall effect, high-temperature superconductivity and exotic forms of magnetism. Understanding how these phenomena emerge is often computationally intractable and remains one of the great challenges of modern physics. A promising route to conquering this challenge is to use a highly controllable artificial quantum system to simulate the physics believed to underpin the behaviour observed in more complex, real materials.The goal of SimPoMol is to synthesise and study artificial quantum materials using ultracold RbCs molecules arranged in regular arrays in order to probe novel quantum phenomena in strongly interacting quantum systems. The use of molecules is motivated by their rich internal structure, combined with the existence of controllable long-range dipole-dipole interactions, long trap lifetimes and strong coupling to electric and microwave fields.We will use three experimental platforms, each leveraging our established expertise in the study of RbCs molecules, to go beyond the current state-of-the-art: bulk molecular gases, molecules assembled in arrays of optical tweezers and a quantum gas microscope for molecules in 2D optical lattices. We will engineer long rotational coherence times using rotationally-magic traps, allowing access to dipole-dipole interactions between molecules. We will exploit the rotational structure of molecules as a synthetic dimension to simulate archetypal models of topological materials and study new many-body phases in 1D chains of interacting molecules. We will demonstrate a molecular qudit encoding of the Deutsch algorithm and implement highfidelity quantum gates between molecules. Finally, we will develop single site imaging and addressing of molecules in lattices and use this powerful tool to probe the emergence of strongly correlated quantumphases and explore quantum magnetism in our artificial materials.
强相互作用的多体量子态是分数量子霍尔效应、高温超导性和奇异形式的磁性等现象的核心。理解这些现象是如何出现的通常在计算上很困难,并且仍然是现代物理学的巨大挑战之一。克服这一挑战的一个有前途的途径是使用高度可控的人工量子系统来模拟物理现象,该物理现象被认为是在更复杂的真实材料中观察到的行为的基础。SimPoMol 的目标是使用排列的超冷 RbCs 分子合成和研究人工量子材料在规则阵列中,以探测强相互作用量子系统中的新量子现象。分子的使用是由于其丰富的内部结构,加上可控的长程偶极子-偶极子相互作用、长陷阱寿命以及与电场和微波场的强耦合的存在。我们将使用三个实验平台,每个平台都利用我们既定的专业知识在 RbCs 分子的研究中,超越了当前最先进的技术:散装分子气体、组装在光镊阵列中的分子以及用于观察 2D 光学晶格中分子的量子气体显微镜。我们将使用旋转魔法陷阱设计较长的旋转相干时间,从而能够获得分子之间的偶极子-偶极子相互作用。我们将利用分子的旋转结构作为合成维度来模拟拓扑材料的原型模型,并研究相互作用分子的一维链中的新多体相。我们将演示 Deutsch 算法的分子 qdit 编码,并在分子之间实现高保真量子门。最后,我们将开发晶格中分子的单点成像和寻址,并使用这个强大的工具来探测强相关量子相的出现并探索人造材料中的量子磁性。
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Making molecules by mergoassociation: Two atoms in adjacent nonspherical optical traps
通过合并缔合制造分子:相邻非球形光陷阱中的两个原子
- DOI:http://dx.10.1103/physrevresearch.5.043086
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:4.2
- 作者:Bird R
- 通讯作者:Bird R
Long-distance optical-conveyor-belt transport of ultracold Cs 133 and Rb 87 atoms
超冷 Cs 133 和 Rb 87 原子的长距离光学传送带传输
- DOI:http://dx.10.1103/physreva.109.023321
- 发表时间:2024
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Matthies A
- 通讯作者:Matthies A
Diatomic-py: A Python module for calculating the rotational and hyperfine structure of 1S molecules
Diatomic-py:用于计算 1S 分子旋转和超精细结构的 Python 模块
- DOI:http://dx.10.1016/j.cpc.2022.108512
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:6.3
- 作者:Blackmore J
- 通讯作者:Blackmore J
Feshbach spectroscopy of Cs atom pairs in optical tweezers
光镊中铯原子对的费什巴赫光谱
- DOI:http://dx.10.1088/1367-2630/ac99f6
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:3.3
- 作者:Brooks R
- 通讯作者:Brooks R
Second-scale rotational coherence and dipolar interactions in a gas of ultracold polar molecules
超冷极性分子气体中的第二尺度旋转相干性和偶极相互作用
- DOI:http://dx.10.1038/s41567-023-02328-5
- 发表时间:2024
- 期刊:
- 影响因子:19.6
- 作者:Gregory P
- 通讯作者:Gregory P
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