FISICA CUANTICA DE MUCHOS CUERPOS CON GASES CUANTICOS “VESTIDOS” CON LUZ - TEORIA

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LA ACCION CONJUNTA DE INTERACCIONES Y CAMPOS DE GAUGE DA LUGAR A ALGUNOS DE LOS FENOMENOS MAS INTRIGANTES EN FISICA DE LA MATERIA CONDENSADA, COMO LAS EXCITACIONES ANIONICAS DEL EFECTO HALL CUANTICO FRACCIONARIO O LA EMERGENCIA DE TEORIAS DE GAUGE EN MATERIALES FUERTEMENTE CORRELACIONADOS. LOS GASES ATOMICOS ULTRAFRIOS SOMETIDOS A CAMPOS DE GAUGE ARTIFICIALES CONSTITUYEN UNA PLATAFORMA IDEAL PARA EXPLORAR DICHA FISICA. POR UNA PARTE, SU DESCRIPCION TEORICA ESTA MUY BIEN DEFINIDA DESDE EL PUNTO DE VISTA MICROSCOPICO. POR OTRA PARTE, SU REALIZACION EXPERIMENTAL ES EXTREMADAMENTE LIMPIA, Y PERMITE CONTROLAR DE FORMA PRECISA LOS DISTINTOS PARAMETROS DEL GAS. DURANTE LOS ULTIMOS AÑOS, LOS EXPERIMENTOS HAN ALCANZADO UN IMPRESIONANTE NIVEL DE CONTROL SOBRE LAS PROPIEDADES DE DICHOS SISTEMAS EN AUSENCIA DE INTERACCIONES, PERMITIENDO DISEÑAR HAMILTONIANOS TOPOLOGICOS PARADIGMATICOS Y ALCANZAR REGIMENES DE PARAMETROS INACCESIBLES EN FISICA DEL ESTADO SOLIDO. SIN EMBARGO, SU EXTENSION AL REGIMEN DE MUCHOS CUERPOS CONSTITUYE TODAVIA UN PROBLEMA ABIERTO. MUCHOS ESTUDIOS TEORICOS HAN INVESTIGADO LOS CORRESPONDIENTES DIAGRAMAS DE FASES EN PRESENCIA DE INTERACCIONES, PERO ESTAS FASES AUN NO HAN PODIDO SER OBSERVADAS EXPERIMENTALMENTE.

EL OBJETIVO DE ESTE PROYECTO COORDINADO ES COLMAR ESTE VACIO MEDIANTE EL USO DE UNA NUEVA PLATAFORMA: UN CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN DONDE TANTO LOS CAMPOS DE GAUGE COMO LAS INTERACCIONES SON ALTAMENTE CONTROLABLES GRACIAS AL USO COMBINADO DE ACOPLO OPTICO Y RESONANCIAS DE FESHBACH. ESTE SUBPROYECTO EXPLORARA DESDE EL PUNTO TEORICO ESTA NUEVA ESTRATEGIA PARA REALIZAR FASES CUANTICAS DE MUCHOS CUERPOS. ADEMAS DE PROPORCIONAR SOPORTE TEORICO DIRECTO AL SUPROYECTO EXPERIMENTAL ASOCIADO, DESARROLLAREMOS TRES LINEAS DE INVESTIGACION:

I) SIMULACION CUANTICA DE CAMPOS DE GAUGE DINAMICOS. ESTUDIAREMOS BAJO QUE CONDICIONES LOS CAMPOS DE GAUGE DEPENDIENTES DE LA DENSIDAD ACCESIBLES EXPERIMENTALMENTE REALIZAN TEORIAS DE GAUGE DE TIPO BF, E INVESTIGAREMOS SU CONEXION CON MODELOS DE ANIONES LINEALES. ADEMAS, DISEÑAREMOS ESQUEMAS REALISTAS PARA EXTENDERLOS A DIMENSIONES MAS ALTAS Y REALIZAR TEORIAS DE CHERN-SIMONS.
II) NUEVAS FASES SUPERSOLIDAS DE TIPO “STRIPE”. EXPLORAREMOS ESQUEMAS PARA PREPARAR DINAMICAMENTE FASES DE “STRIPE” DE ESPIN 1, CARACTERIZARLAS EN TERMINOS DE SPIN SQUEEZING Y ANALIZAR SU UTILIDAD EN APLICACIONES ESPECIFICAS DE METROLOGIA CUANTICA.
III) MODELOS DE HOFSTADTER EN REDES OPTICAS SEMI-SINTETICAS. ESTUDIAREMOS ESCALERAS DE ESPIN TRIANGULARES CON FLUJOS MAGNETICOS ALTERNADOS, INVESTIGANDO HASTA QUE PUNTO CONSTITUYEN MODELOS MINIMOS DE MAGNETISMO CUANTICO FRUSTRADO. PROPONDREMOS ESQUEMAS REALISTAS PARA SU REALIZACION Y CARACTERIZACION EXPERIMENTAL.

ASIMISMO, INVESTIGAREMOS NUEVOS CONCEPTOS TEORICOS PARA LA SIMULACION CUANTICA CON GASES CUANTICOS ACOPLADOS OPTICAMENTE. POR UNA PARTE, EXPLORAREMOS PROTOCOLOS DE SIMULACION CUANTICA VARIACIONAL PARA PREPARAR ESTADOS DE MUCHOS CUERPOS QUE NO PUEDAN SER REALIZADOS FACILMENTE A TRAVES DE LA IMPLEMENTACION DIRECTA DE SU HAMILTONIANO. POR OTRA PARTE, ESTUDIAREMOS MODELOS DE ESPIN CORRESPONDIENTES A TEORIAS DE GAUGE BIDIMENSIONALES, Y PROPONDREMOS ESQUEMAS REALISTAS PARA SU REALIZACION CON FORMACIONES DE ATOMOS DE RYDBERG.

CON ESTOS ESTUDIOS, ESPERAMOS CONTRIBUIR DE FORMA DECISIVA A LA REALIZACION DE NUEVAS FASES DE MUCHOS CUERPOS EN GASES CUANTICOS CON CAMPOS DE GAUGE ARTIFICIALES, Y SENTAR LAS BASES PARA LA SIMULACION CUANTICA DE ORDEN TOPOLOGICO.
StatusActive
Effective start/end date1/09/2131/08/24

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