Simuler le modèle de Bose-Hubbard dans des circuits supraconducteurs – BOCA

Simuler le modèle de Bose-Hubbard avec des circuits supraconducteurs

Les simulateurs quantiques sont des systèmes idéalement contrôlés pour simuler le comportement quantique de la matières. Des efforts expérimentaux pour mettre en œuvre cette idée sont poursuivis notamment dans le domaine des atomes ultra-froids, des ions piégés, des circuits supraconducteurs, des systèmes photoniques et RMN. Ce projet se concentre sur une nouvelle implémentation utilisant des circuits supraconducteurs micro-fabriqués pour simuler le modèle de Bose-Hubbard.

Le modèle de Bose-Hubbard

L'objectif principal de ce projet est de démontrer le potentiel de la circuit QED pour simuler le modèle de Bose-Hubbard (BH), qui est le modèle canonique d'interaction des bosons sur un réseau. Ce modèle a trouvé des applications dans divers domaines de la physique de la matière condensée, y compris la supraconductivité des couches minces et des réseaux de jonctions Josephson, des réseaux de cavités optiques et des atomes froids dans des réseaux optiques. Il décrit des bosons sautant sur un réseau avec une interaction sur site. Les propriétés non triviales du modèle proviennent de la compétition entre le saut qui délocalise les particules et le terme d'interaction qui a l'effet inverse. En raison de ces deux effets concurrents, le modèle BH prédit généralement une transition de phase quantique d'un superfluide à une phase d'isolant de Mott lorsque l'interaction augmente. Mais, il peut aussi conduire à des phases plus exotiques et moins comprises. En présence de désordre affectant l'énergie sur site, une phase de verre de Bose apparaît comme une phase intermédiaire entre le superfluide et les phases isolantes de Mott. Une nouvelle physique est également attendue dans les réseaux avec des structures de bandes exotiques, telles que des bandes plates ou des bandes topologiques. Dans le cas des bandes plates, des ondes de densité de charge ont été prédites à certains remplissages mais des questions demeurent sur la nature de la phase aux remplissages intermédiaires. Les réseaux à bandes topologiques, qui peuvent être obtenus en utilisant des sauts de valeurs complexes, devraient prédire des états similaires à ceux de l'effet Hall quantique fractionnaire pour les électrons. Enfin, l'ajout de termes de perte et de pompe a donné lieu à de nombreux développements théoriques récents. Le modèle de Bose-Hubbard dissipatif est activement étudié et encore mal compris.