Posljednjih desetljeća sustavi hladnih atoma postali su jedinstvena platforma za simulaciju različitih fizičkih sustava. Razlog tome je velika mogućnost kontrole ovih sustava: sile, potencijali i interakcije mogu se proizvoljno krojiti uporabom svjetlosti i magnetskih polja. U isto vrijeme, vezanje na okolinu je slabo, što vodi do niskih razina perturbacija i dugih vremena koherencije. Među tim sustavima se ističu kvantni simulator temeljeni na ultrahladnim atomima u optičkim rešetkama, a koji su uspješno simulirali snažno korelirane sustave kondenzirane tvari. S nedavnim razvojem kvantnih plinskih mikroskopa, ovi kvantni simulatori sada mogu upravljati takvim sustavima s razlučivosti koja odgovara jednom minimumu optičke rešetke. U istom periodu, atomski su satovi također počeli koristiti prednosti optičkih rešetki hvatajući atome zemnoalkalijskih metala poput stroncija i ispitivajući ih s preciznošću i točnošću na razini 10-18.
U ovom ću predavanju predstaviti rezultate prošlih i sadašnjih istraživanja sustava hladnih atoma.
Prvo ću predstaviti rezultate demonstracije sintetičke Lorentzove sile za hladne atome temeljene na tlaku zračenja i Dopplerovom efektu. Ova shema omogućuje simulaciju brojnih složenih klasičnih sustava, na primjer, tokamak fuzijskog reaktora ili zvijezda.
Govorit ću i o opažanju efekta predkondenzacije nasumičnih klasičnih valova u dvije dimenzije tijekom širenja kroz atomske pare. Dinamika ovih valova opisana je nelinearnom Schrödingerovom jednadžbom koja se također koristi za opisivanje dinamike 2D kvantnih tekućina.
Također ću predstaviti rezultate istraživanja interakcije frekventnog češlja i hladnih atoma rubidija, gdje je glavni fokus inducirana sila tlaka zračenja. Ova sila omogućuje i Doppler hlađenje korištenjem frekventnog češlja koje smo uspješno demonstrirali. Ista shema hlađenja može se upotrijebiti i za druge elemente, poput vodika, deuterija i antivodika.
Predavanje će također uključivati izvještaj o izgradnji novog kvantnog simulatora na MPQ-u koji kombinira mikroskopiju kvantnih plinova s tehnikama atomskih satova baziranih na optičkim rešetkama. Naš je cilj zarobiti ultrahladne atome stroncija u optičkim rešetkama velikog volumena čija dubina ovisi o stanju u kojem se nalazi atom kako bismo simulirali snažno povezana sučelja svjetla i materije u parametarskim režimima koji su nemogući u stvarnim fotoničkim sustavima.
Na kraju ću predstaviti plan svojih budućih aktivnosti na Institutu za fiziku koji je usko povezan s planiranjem, uspostavljanjem i radom budućeg Laboratorija za kvantne simulatore i senzore u okviru CALT projekta.