Simulatori quantistici basati su atomi di rydberg ultrafreddi
In questo progetto sfruttiamo le forti interazione tra atomi eccitati in stati di Rydberg ad alto
numero quantico per realizzare dei simulatori quantistici. Negli ultimi anni tali simulatori hanno
suscitato un grande interesse come approccio alternativo al computer quantistico unviversale. L’idea
è di creare nel laboratorio un sistema modello per una Hamiltoniana (che può rappresentare, e.g., un
superconduttore ad alto Tc oppure qualche altro systeme fisico di interesse fondamentale) di cui lo
stato fondamentale e la dinamica non si possono calcolare su un computer classico a causa dello
spazio di Hilbert esponenzialmente grande.
Nella nostra ricerca creiamo delle piccole nubi di atomi ultrafreddo in trappole magneto-ottiche
oppure in trappole dipolari e poi induciamo transizioni agli stati di Rydberg usando un sistema laser
a due colori. Gli atomi di Rydberg vengono poi ionizzati con un campo elettrico e rilevati, e
l’informazione sullo stato del sistema viene estratta attraverso la statistica completa dei conteggi.
In questo modo siamo stati in grado di misurare il diagramma di fase di un gas di Rydberg eccitato
fuori risonanza nel regime dissipativo, in cui l’eccitazione avviene su una scala dei tempi più lunga
della vita media delle eccitazioni Rydberg. Nel futuro vogliamo estendere questo approccio alla
dinamica delle eccitazioni nel regime coerente e di effettuare esperimenti di tipo finite-size
scaling per derivare gli esponenti critici del sistema. Questo ci permetterà di condurre un collaudo
del nostro sistema fortemente correlato, passo cruciale verso la creazione di un simulatore
quantistico utile basato sugli atomi di Rydberg.
Setup sperimentale per la creazione e rivelazione di eccitazioni di Rydberg in un gas ultrafreddo
Diagramma di fase di un gas di Rydberg eccitato fuori risonanza nel regime dissipative in funzione del disaccordo e della frequenza di Rabi del driving [N. Malossi et al., Phys. Rev. Lett. 113, 023006 (2014)]