Dinâmica de Nuvens Atômicas Frias em uma Base Coletiva

Resumo

A física quântica de sistemas de muitos corpos ainda é um campo emergente, em grande parte inexplorado, com um enorme potencial para aplicações em simulações quânticas e computação quântica. Nesse contexto, sistemas de átomos frios, com interações mediadas por luz entre eles, são plataformas particularmente promissoras devido à sua controlabilidade e baixa decoerência. No entanto, tais sistemas de "dipolos acoplados efetivos" continuam sendo um grande desafio para se simular. Além das dificuldades inerentes de se lidar com esses grandes sistemas quânticos, a natureza de longo alcance das interações dipolo-dipolo tem limitado sua escalabilidade e uma modelagem mais quantitativa de experimentos. Nosso principal objetivo é, portanto, simular grandes sistemas quânticos aproveitando uma base de modos coletivos, visando aprimorar tratamentos numéricos e analíticos. Isso permitirá, em última instância, a aplicação da técnica de trajetórias quânticas com estados do tipo produto de matrizes (MPSs, na sigla em inglês) e operadores de densidade do tipo produto de matrizes (MPDOs, em inglês) na dinâmica radiativa de nuvens de átomos frios. Essa abordagem inovadora não apenas oferece uma ferramenta numérica promissora, mas também fornece uma representação fisicamente intuitiva da dinâmica de sistemas de muitos corpos e uma imagem natural moldada em termos de modos coletivos. (AU)