Séminaire - Corinna Kollathh : Controlling the Cold Atomic Gases via the Coupling to a Dissipative Cavity
Antoine GeorgesPhysique de la matière condenséeAnnée 2024-2025Fermions froids et simulation quantiqueSéminaire - Corinna Kollathh : Controlling the Cold Atomic Gases via the Coupling to a Dissipative CavityCorinna KollathUniversité de BonnRésuméQuantum gases in optical cavities have shown many exciting phenomena as the self-organization into superradiant phases. Additionally many complex phases have been predicted to be realizable in these systems reaching from topologically interesting phases to glass like phases. The theoretical treatment of these systems is very difficult due to the presence of the long range coupling of the cavity to the atoms and fluctuations need to be critically taken into account. We investigate bosonic and fermionic atoms on a lattice and coupled to an optical cavity using many-body adiabatic elimination technique to capture the global coupling to the cavity mode and the open nature of the cavity. We discover the self-organization of approximate symmetries and find a new type of bistabilities which are caused by the excited states in the system.
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05 - Fermions froids et simulation quantique
Antoine GeorgesPhysique de la matière condenséeAnnée 2024-2025Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique05 - Fermions froids et simulation quantiqueIl y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.
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Séminaire - Immanuel Bloch : Quantum Simulation and Quantum Computing with Fermions
Antoine GeorgesPhysique de la matière condenséeAnnée 2024-2025Fermions froids et simulation quantiqueSéminaire - Immanuel Bloch : Quantum Simulation and Quantum Computing with FermionsImmanuel BlochMax Planck Institute et LMU, MunichRésuméQuantum simulation has emerged as an interdisciplinary research field that enables microscopic access to quantum matter, both in and out of equilibrium, across various physical platforms. As an example, we analyze the emergence of the pseudogap phase in the fermionic Hubbard model. We identify a universal behavior of magnetic correlations upon entering the pseudogap phase, observed in both spin-spin and higher-order spin-charge correlations.In addition to analog approaches, gate-based fermionic quantum computing offers distinct advantages for quantum simulations. We demonstrate the elementary operations required to manipulate orbital degrees of freedom, which form the basis of a fermionic quantum computer. We show high-fidelity gate operations and the generation of long-lived entangled states. Such gate-based operations can also be used to read out relevant order parameters and pairing correlations in analog quantum simulations.
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04 - Fermions froids et simulation quantique
Antoine GeorgesPhysique de la matière condenséeAnnée 2024-2025Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique04 - Fermions froids et simulation quantiqueIl y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.
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Séminaire - Shiwei Zhang : Ushering a New Era of Synergy Between Computational Quantum Physics and Cold Atoms Experiment
Antoine GeorgesPhysique de la matière condenséeAnnée 2024-2025Fermions froids et simulation quantiqueSéminaire - Shiwei Zhang : Ushering a New Era of Synergy Between Computational Quantum Physics and Cold Atoms ExperimentShiwei ZhangFlatiron Institute, New YorkRésuméComputational quantum physics has recently seen a dramatic increase in its capabilities, precision, and predictive power. The advances have been driven by method and code development, benchmark, and collaboration. Together with exciting recent progress in cold atoms on the experimental front, we are presented with unique opportunities for a new level of synergy to address a variety of long-standing questions in quantum matter. I will describe some of the computational developments from the perspective of auxiliary-field quantum Monte Carlo methods, and then illustrate the potential for computation-experiment synergy with several examples, including the BCS-BEC crossover in the Fermi gas, and the physics of the Hubbard model - both in the usual context of high-temperature superconductivity and in possible FFLO (Fulde–Ferrell–Larkin–Ovchinnikov) pairing which can be studied with optical lattices.
À propos de Physique de la matière condensée - Antoine Georges
Les recherches menées au sein de la chaire du Pr Antoine Georges portent sur la « matière quantique à fortes corrélations ». Les électrons d'une molécule ou d'un solide, les fluides quantiques d'atomes ultra froids constituent autant d'exemple de systèmes quantiques constitués d'un très grand nombre de particules en interaction. Nous nous intéressons aux phénomènes collectifs fascinants qui se développent dans ces systèmes comme la supraconductivité, les transitions métal-isolant, le magnétisme ou encore les effets topologiques. Notre équipe de recherche développe des méthodes permettant de comprendre la physique de ces systèmes et d'en prédire les propriétés, en lien constant avec les données expérimentales. Ce programme de recherche associe de manière étroite des aspects conceptuels et computationnels/algorithmiques (théorie du champ moyen dynamique et ses extensions, méthodes de Monte Carlo diagrammatique, réseaux de neurones ou circuits quantiques pour la représentation des fonctions d'ondes). Notre équipe participe au développement de la librairie numérique TRIQS et dispose de moyens de calculs significatifs.
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