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Abstract: Il concetto di singola impurità localizzata in un sistema a molti corpi è alla base di alcuni dei più celebri modelli di materia condensata. Lo scopo del progetto PlusOne è di realizzare il paradigma fisico di una singola impurità localizzata in un sistema a molti corpi allo scopo di avanzare sensibilmente la simulazione quantistica di modelli fisici a molti corpi in equilibrio e fuori dall’equilibrio. Il nostro simulatore quantistico consisterà di un gas degenere ultrafreddo di fermioni – il quale constituirà il sistema a molti corpi – ed un singolo ione intrappolato nel ruolo dell’impurità localizzata. Il progetto prevede la realizzazione di un sistema ibrido quantisico di atomi e ioni che possa sorpassare le attuali limitazioni che non permettono di raggiungere il pieno controllo delle interazioni atomo-ione. Tale innovativo sistema ibrido ci permetterà infatti di studiare per la prima volta le interazioni atomo-ione nel regime ultrafreddo.
Useremo il singolo ione intrappolato per studiare dinamiche fuori dall’equilibrio nel sistema a molti corpi, sfruttando l’entanglement generato nell’evoluzione congiunta del sistema gas degenere-ione. In questo modo intendiamo studiare il fenomeno della catastrofe di ortogonalità di Anderson e la termodinamica di sistemi quantistici fuori dall’equilibrio andando a verificare la celebre relazione di fluttuazione di Tasaki-Crooks in regime puramente quantistico.
Infine, useremo il singolo ione intrappolato per misurare localmente correlazioni di densità-tempo in un sistema di molti corpi costituito da un gas degenere di fermioni intrappolato in un reticolo ottico. Questo risultato permetterà di migliorare notevolmente gli attuali metodi di rivelazione di proprietà fisiche a molti corpi in sistemi di gas quantistici degeneri.

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