Geordnete Phasen ultrakalter Quantengase mit Rydberg-Dressing in optischen Gittern

• Antragsteller: Professor Dr. Walter Hofstetter
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316215808

Wir untersuchen langreichweitig geordnete Zustände und Quasiteilchen-Anregungen von Quantengasen mit Rydberg-Dressing in optischen Gittern. Unser nicht-perturbativer theoretischer Zugang, basierend auf einem erweiterten Hubbard-Modell, ermöglicht es uns, den gesamten Parameterbereich von schwachem Dressing bis hin zu resonanter Rydberganregung zu studieren. Er beinhaltet kollektive Vielteilchenwechselwirkungen, die durch das Dressing induziert werden, und nicht durch effektive Paarpotentiale beschrieben werden können.Mittels dynamischer Molekularfeld-Theorie (DMFT) analysieren wir superflüssige und Supersolid-Phasen sowie Teilchen- und Spin-Dichtewellenzustände des Systems, und deren kritische Temperaturen und Entropien. Wir studieren den Einfluss geometrischer Frustration auf das Phasendiagram, und erwarten hier das Auftreten neuartiger korrelierter Zustände. Wir berechnen kollektive Moden, wie beispielsweise die Higgs-Amplitudenmode, und Quasiteilchen-Dispersionen des langreichweitig wechselwirkenden Vielteilchensystems, und verwenden hierbei eine verallgemeinerte bosonische Quasiteilchen-Theorie. Der zusätzliche Einfluss von Dissipation und Dephasierung wird für realistische Rydberg Laser-Anregungsschemata mittels einer Lindblad-Mastergleichung untersucht, die wir nicht-perturbativ lösen. Hiermit werden wir das Nichtgleichgewichts-Phasendiagramm stationärer Zustände bestimmen, und neuartige geordnete Phasen identifizieren, die durch Dissipation stabilisiert werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1929: Giant Interactions in Rydberg Systems (GiRyd)