Adiabatic preparation of correlated states in a SU(N) Fermi lattice gas.

La nature au niveau atomique et subatomique est régie par les lois de la mécanique quantique. En raison du grand nombre de particules minuscules et de l’interaction complexe entre elles, il est impossible de comprendre la nature à ce niveau de manière analytique ou même par le superordinateur le plus puissant du monde. Les physiciens s’intéressent donc à la construction d’une machine appelée “simulateur quantique”, capable d’imiter le monde de la mécanique quantique. J’utilise des atomes de strontium qui sont refroidis à un millionième (parfois même un milliardième) de degré au-dessus de la température du zéro absolu pour effectuer cette tâche, ce qui en fait également la matière la plus froide de l’univers. J’utilise différentes géométries de lasers connues sous le nom de “lattice optiques” pour fixer ces atomes à la position souhaitée, puis j’utilise des lasers très sophistiqués pour manipuler ces atomes de strontium en abordant leurs différents états hyperfins. L’étude de ces atomes dans ces conditions m’aidera à comprendre des phénomènes très intéressants en physique, comme la supraconductivité et le magnétisme quantique. Ces atomes ultrafroids offrent donc une plateforme pour construire un simulateur quantique qui peut nous aider à comprendre le monde qui n’a jamais été vu ou même imaginé par les humains.

Nature at the atomic and subatomic level is governed by the laws of quantum mechanics. Due to the large number of tiny particles and the complex interaction between them it is an impossible task to understand nature at this level analytically or even by a world’s most powerful supercomputer. Physicists therefore are interested in building a machine called ‘quantum simulator’ that can mimic the world of quantum mechanics. I use Strontium atoms which are cooled to millionth (sometimes even billionth) of a degree above absolute zero temperature to perform this task, this also makes them one the coldest matter in the universe. I use various geometries of lasers known as ‘optical lattices’ to pin these atoms at desired position, then I use very sophisticated lasers to manipulate these Strontium atoms by addressing their different hyperfine states. Studying these atoms in these conditions will help me understand very interesting phenomena in physics like superconductivity and quantum magnetism. These ultracold atoms therefore offer a platform for building a quantum simulator that can help us to understand the world that has never been seen or even imagined by humans.