Atomi freddi di Rydberg




La percolazione diretta risulta da una combinazione di due processi di base (sinistra). Cambiando il tasso di “offspring production” rispetto al “sudden death” (fisso) nel nostro sistema di atomi di Rydberg possiamo esplorare la transizione di fase di per



Descrizione

Simulatori quantistici basati su atomi di Rydberg per calcoli di fisica molecolare

I simulatori quantistici sono dei sistemi quantistici altamente controllabili che possono essere usati per emulare le proprietà di altri sistemi quantistici che sono difficili o addirittura impossibili da simulare usando computer classici, come per esempio le (bio-)molecole oppure materiali complessi con proprietà peculiari (quali i superconduttori ad alto Tc). Nel nostro laboratorio stiamo lavorando per realizzare tali simulatori quantistici usando degli atomi di Rydberg – cioè, atomi in stati elettronici altamente eccitati – che interagiscono fortemente e possono essere controllati e misurati accuratamente.
Il nostro interesse è particolarmente focalizzato sulla realizzazione di cosiddetti co-processori quantistici per calcoli di fisica molecolare, i quali in futuro potrebbero essere utilizzati per sviluppare delle nuove molecole, anche per scopi farmaceutici. In un co-processore quantistico di questo tipo, il simulatore quantistico basato su atomi di Rydberg eseguirà un passo particolare in un algoritmo ibrido classio-quantistico, come per esempio l’approssimazione di livelli energetici della molecola. I risultati della simulazione vengono poi rimesse dentro la parte classica dell’algoritmo e iterati fino all’ottenimento del risultato voluto.
Al momento stiamo investigando, come passo intermedio verso questo traguardo, dei sistemi di Rydberg “driven-dissipative” (con driving esterno e dissipazione) che realizzano un modello di percolazione quantistica. La percolazione quantistica è un paradigma che può essere applicato a uno spettro molto ampio di fenomeni fisici, dai vetri di spin alla superconduttività ad alto Tc. Controllando sia l’eccitazione Rydberg che porta ad eventi di eccitazione condizionata, che anche la parte dissipativa della dinamica (dovuta all’emissione spontanea e transizione provocate dalla radiazione a corpo nero, con in più una dissipazione controllata attraverso il pompaggio laser), indaghiamo sulla transizione tra percolazione classica e quella (coerente) quantistica, per grandezze del sistema per le quali le simulazioni classiche sono impossibili per via dello scaling esponenziale dello spazio di Hilbert del sistema.


Per approfondire

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Staff INO

Morsch Oliver

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