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Projekt
Nicht ergodische Dynamik in flexibel einstellbaren Bose-Hubbard Modellen
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Monika Aidelsburger; Professor Dr. Immanuel Bloch
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499180199
In diesem Projekt werden wir die Entwicklung eines neuen, besonders flexiblen, experimentellen Aufbaus vorantreiben, der auf den besonderen Eigenschaften von Cs Atomen beruht. Es werden verschiedene experimentelle Methoden, wie optische Übergitter, zustandsabhängige Gitter, Feshbach Resonanzen und Quantengasmikroskopie in einem Aufbau vereint, um nicht ergodische Dynamik zu untersuchen, die über konventionelle Vielteilchenlokalisierung und Standard-Bose-Hubbard Modelle hinausgeht. Erst kürzlich wurden neue Mechanismen für Lokalisierung in homogenen translationsinvarianten Systemen ohne Unordnung vorhergesagt. Ein Beispiel hierfür sind sogenannte fragmentierte Modelle. Hier splittet sich das Vielteilchenspektrum in exponentiell viele Unterräume auf, die nicht offensichtlich an Symmetrien des zugrundeliegenden Modells geknüpft sind. In diesem Projekt, werden wir die vielfältigen Relaxationsdynamiken in stark verkippten Bose-Hubbard Modellen, sowohl in einer als auch in zwei Dimensionen, untersuchen. Es wird erwartet, dass verkippte Hubbard Modelle Fragmentierung zeigen. Das kann mithilfe von Störungstheorie im Limes sehr starker Verkippung gezeigt werden. Eine besonders markante Signatur von Fragmentierung ist die starke Abhängigkeit der Nichtgleichgewichtsdynamik von den präparierten Anfangszuständen, was sich besonders gut in Quantengasmikroskopen untersuchen lässt. Durch die starke Fragmentierung muss die Frage nach Thermalisierung immer im Hinblick auf die relevanten Unterräume untersucht werden. Dieser Umstand resultiert in sehr charakteristischem Verhalten. Beispielsweise zeigt die Verschränkungsentropie für Anfangszustände, die innerhalb eines Fragments thermalisieren, ein besonderes Verhalten. Sie wächst sehr schnell an und saturiert dann auf einen Wert, der durch die Dimension des entsprechenden Unterraums oder Fragments bestimmt wird. Dieses Verhalten steht in starkem Kontrast zu dem konventioneller Vielteilchenlokalisierung, bei der die Verschränkungsentropie logarithmisch anwächst. Wir werden diese Unterschiede experimentell mithilfe von lokalen Observablen, wie Zweipunktkorrelationen oder lokalen Strömen, untersuchen. Zugang zu diesen Observablen erhalten wir durch Quantengasmikroskopie und optische Übergitter. Faszinierenderweise stellen die verkippten Hubbard Modelle einen Weg dar stabile lokalisierte Vielteilchenphasen auch in höheren Dimensionen zu realisieren. Darüber hinaus werden wir ein zustandsabhängiges optische Gitter entwickeln, in dem es nicht vernachlässigbare Wechselwirkung zwischen nächsten Nachbarn und Tunnelkopplung zwischen übernächsten Nachbarn gibt. Durch diese zusätzlichen Terme kann die Bewegung der Teilchen auf unterschiedliche Arten modifiziert und eingeschränkt werden, was die Untersuchung unterschiedlicher Formen von Nichtergodizität in Systemen ohne Unordnung ermöglicht.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
