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Abstract: Tra i sistemi complessi con comportamenti emergenti, è previsto che i magneti quantistici frustrati esibiscano nuove fasi quantistiche che potrebbero avere rilevanza per le future tecnologie quantistiche, per la sintesi di materiali innovativi, la raccolta e l’immagazzinamento di energia, la metrologia basata sull’entanglement e il calcolo quantisitco topologico. Sfortunatamente, a causa dei disturbi intrinseci nei composti “naturali”, la realizzazione controllata, la caratterizzazione e la manipolazione dei magnetici frustrati appaiono proibitive. D’altra parte, assistiamo allo sviluppo di simulatori quantistici, ovvero sistemi quantistici concepiti per realizzare modelli Hamiltoniani di complessità sempre crescente in maniera controllata. Le tecnologie di frontiera per l’emulazione quantistica comprendono l’uso di atomi freddi in reticoli ottici, ioni intrappolati (cristalli di Coulomb), centri NV in diamante e circuiti fotonici. Presi individualmente quasti sistemi presentano punti di forza e di debolezza complementari. Grazie allo sviluppo, al confronto e alla valutazione di tutti questi sistemi insieme, il progetto EQUAM otterrà risultati di grande rilevanza nell’emulazione sperimentale controllata di modelli Hamiltoniani fondamentali per il magnetismo quantistico frustrato, ottenuto sia tramite articolate geometrie di reticoli sia per mezzo di interazioni a lungo-raggio in competizione, la caratterizzazione dei relativi diagrammi di fase, prendendo di mira caratteristiche quali i liquidi quantistici di spin, l’ordine topologico e le eccitazioni a spin frazionario. Raggiungendo questo obiettivo, il contributo importante di EQUAM alla visione a lungo termine nel campo ICT è l’emulazione quantistica di sistemi a molti corpi con elementi essenziali di complessità, emulazione non realizzabile in maniera efficente su computer classici. Oltre a fornire elementi di comprensione cruciali nella fisica a molti corpi, si tratterà di un passo fondante per la realizzazione di architetture su larga scala per l’informazione e il calcolo quantistici topologicamente protetti.

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Quantum mixtures