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Beyond-mean-field description of a trapped unitary Fermi gas with mass and population imbalance
arXiv:2012.01833
Symmetry-resolved dynamical purification in synthetic quantum matter
arXiv:2101.07814
Quantum Phases of Matter on a 256-Atom Programmable Quantum Simulator
arXiv:2012.12281
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Motivated by far-reaching applications ranging from quantum simulations of complex processes in physics and chemistry to quantum information processing, a broad effort is currently underway to build large-scale programmable quantum systems. Such systems provide unique insights into strongly correlated quantum matter, while at the same time enabling new methods for computation and metrology. Here, we demonstrate a programmable quantum simulator based on deterministically prepared two-dimensional arrays of neutral atoms, featuring strong interactions controlled via coherent atomic excitation into Rydberg states. Using this approach, we realize a quantum spin model with tunable interactions for system sizes ranging from 64 to 256 qubits. We benchmark the system by creating and characterizing high-fidelity antiferromagnetically ordered states, and demonstrate the universal properties of an Ising quantum phase transition in (2+1) dimensions. We then create and study several new quantum phases that arise from the interplay between interactions and coherent laser excitation, experimentally map the phase diagram, and investigate the role of quantum fluctuations. Offering a new lens into the study of complex quantum matter, these observations pave the way for investigations of exotic quantum phases, non-equilibrium entanglement dynamics, and hardware-efficient realization of quantum algorithms.
Large Quantum Delocalization of a Levitated Nanoparticle using Optimal Control: Applications for Force Sensing and Entangling via Weak Forces
arXiv:2012.12260
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Die Arbeitsgruppe unter der Leitung von Rudolf Grimm untersucht ultrakalte Teilchensysteme, bestehend aus optisch gespeicherten Quantengasen sehr nahe am absoluten Nullpunkt. Solche Systeme...
Ultrakalte Atome und Quantengase -
Die Forschungsgruppe um Gerhard Kirchmair arbeitet an supraleitenden Schaltkreisen und deren Anwendung in der Quanteninformationsverarbeitung und Quantensimulation. Die quantenmechanischen...
Supraleitende Quantenschaltkreise -
Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Hannes Pichler beschäftigt sich mit quantenoptischen Systemen, Quanten-Vielteilchenphysik und Quanteninformation. Ziel der Gruppe ist es, die theoretischen Grundlagen...
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Quantenoptik und Quanteninformation