Quantum simulation with engineered dissipation
具有工程耗散的量子模拟
基本信息
- 批准号:499037529
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:
- 资助国家:德国
- 起止时间:
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In recent years, there has been significant progress in implementing novel interactions inultracold atoms in order to realize exotic phases of strongly correlated matter and performquantum operations. However, there is still a frontier that largely remains unexplored,associated with achieving strong interactions of long-range character. Although it is well-knownthat in principle, photon-mediated interactions provide an enabling route, in practice, large anduncontrolled dissipation in the form of atomic spontaneous emission greatly limits what isactually achievable.Our targeted breakthrough is to overcome this barrier by constructing a new platform consistingof a many-atom Ytterbium optical tweezer array integrated with a cavity QED setup. Whilespontaneous emission typically limits the interaction fidelities of light-matter coupled systems,our setup will instead harness spontaneous emission as a correlated form of dissipation, whichcan be suppressed and even utilized for dissipation engineering, given the ability to controllablyposition atoms at sub-wavelength distances. The anticipated increases in interaction fidelities(to the ~99% level), and versatility to design long-range interactions and dissipation, will makesuch a platform a leading candidate for future applications in quantum simulation andmetrology via the ability to produce, investigate, and utilize novel exotic dissipative phases ofmatter. Such advances over current capabilities will come from combining novel experimentaldevelopments, a new conceptual paradigm of light-matter interactions, and new theoreticalapproaches, as reflected in the synergetic expertise of the diverse QuSiED partners.QuSiED will investigate fundamental problems like the formation of dissipative phases withoutthermodynamic counterpart, as well as aspects of many-body quantum information science,ranging from entanglement transport in the presence of engineered dissipation to metrologyenhanced by correlated emission. The realization of the unique tweezer-cavity platform willestablish a significant advantage in the EU's race for quantum supremacy, with the diverseQuSiED consortium creating interdisciplinary knowledge ranging from fundamental to appliedaspects of long-range photon-mediated interactions and engineered dissipation.
近年来,在超冷原子中实现新型相互作用以实现强相关物质的奇异相并执行量子操作方面取得了重大进展。然而,与实现远程特征的强相互作用相关的前沿仍然很大程度上尚未探索。尽管众所周知,原则上,光子介导的相互作用提供了一条可行的途径,但实际上,原子自发发射形式的大量且不受控制的耗散极大地限制了实际可实现的目标。我们的目标突破是通过构建一个由多原子镱光镊阵列与腔体 QED 装置集成组成的新平台来克服这一障碍。虽然自发发射通常限制光-物质耦合系统的相互作用保真度,但我们的设置将利用自发发射作为耗散的相关形式,考虑到能够在亚波长距离可控地定位原子,这种耗散形式可以被抑制甚至用于耗散工程。预期相互作用保真度的提高(达到约 99% 的水平)以及设计远程相互作用和耗散的多功能性,将使该平台通过产生、研究和利用新颖的奇异耗散物质相的能力,成为量子模拟和计量学未来应用的主要候选者。相对于当前能力的这种进步将来自于新颖的实验发展、光与物质相互作用的新概念范式和新理论方法的结合,这反映在不同 QuSiED 合作伙伴的协同专业知识中。QuSiED 将研究基本问题,例如没有热力学对应物的耗散相的形成,以及多体量子信息科学的各个方面,从纠缠输运到 在存在通过相关发射增强的计量耗散的情况下。独特的镊子腔平台的实现将在欧盟的量子霸权竞赛中建立显着的优势,多元化的 QuSiED 联盟将创造从长程光子介导相互作用和工程耗散的基础到应用方面的跨学科知识。
项目成果
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