Mikroskopie großskaliger bosonischer Quantengase

• Antragsteller: Professor Dr. Immanuel Bloch; Dr. Johannes Zeiher
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499180199

In diesem Projekt werden wir die Dynamik von großskaligen bosonischen Quantengasen außerhalb des Gleichgewichts mit mikroskopischer Detektion und Kontrolle untersuchen. Mit Vielteilchenlokalisierung in ein- und zweidimensionalen Systemen, Spin Transport in Heisenberg Systemen und kinetisch eingeschränkten, an Rydberg Zustäde gekoppelten Gasen in optischen Gittern werden wir drei große Bereiche abdecken. In lokalisierten Vielteilchensystemen werden wir neuartige Detektionsverfahren untersuchen, die die Stärken unseres Quantengasmikroskops optimal ausnutzen. Insbesondere werden wir auch die Stabilität von MBL in zwei räumlichen Dimensionen in Anwesenheit von thermischen Einschlüssen in ansonsten lokalisierten Systemen untersuchen, sowie den MBL Übergang in ein-dimensionalen Systemen mittels Systemgrößenskalierung. Komplementär zu lokalisierten Systemen werden wir die Relaxation von anfänglich außerhalb des Gleichgewichts präparierten Zuständen in sauberen Bose-Hubbard Systemen mit zwei Spinkomponenten untersuchen. Unsere Experimente zielen darauf ab, die Stabilität des kürzlich entdeckten superdiffusiven Spintransports hinsichtlich von Störungen zu untersuchen, die die Integrabilität des Systems brechen, sowie die Rolle des Anfangszustandes in der Relaxation zu beleuchten. Mit Hilfe von hochangeregten Rydberg Zuständen werden wir ein transversales Ising Modell realisieren. Wir werden unsere mikroskopische Kontrolle verwenden, um spezifische Anfangszustände zu präparieren, die aufgrund von dynamischen Einschränkungen besonders langlebig sind und nur sehr langsam zerfallen. Da unser Projekt die drei zentralen Ziele der geplanten Forschergruppe umfasst, werden wir mit allen theoretischen Projekten eng zusammenarbeiten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5522: Quantenthermalisierung, Lokalisierung und eingeschränkte Dynamik mit wechselwirkenden ultrakalten Atomen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Sarang Gopalakrishnan