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Trinationaler Forschungsverbund zu Quantensystemen in Deutschland, Italien und der Schweiz wird von der DFG und dem Schweizerischen Nationalfonds mit 3,3 Millionen Euro gefördert
Die TU Berlin wird Sprecherhochschule der neuen Forschungsgruppe „Driven-dissipative many-body systems of ultracold atoms“ („Getrieben-dissipative Vielteilchensysteme ultrakalter Atome“, FOR5688). Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Schweizerische Nationalfonds bewilligten die Förderung des trinationalen Forschungsverbundes in Deutschland, Italien und der Schweiz. Sprecher der Forschungsgruppe, die im Gebiet der theoretischen und experimentellen Quantenphysik angesiedelt ist, ist Prof. Dr. André Eckardt. Er ist seit 2020 Leiter des Fachgebiets Quantenvielteilchendynamik am Institut für Theoretische Physik der TU Berlin. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft und der Schweizerische Nationalfonds fördern das Vorhaben mit 3,3 Millionen Euro.
Wenn ein Quantensystem Informationen mit seiner Umgebung austauscht, beeinflusst dies die Dynamik des Systems in fundamentaler Weise. Sie wird dann nicht mehr durch die Schrödingergleichung beschrieben. Ein berühmtes Beispiel ist die Tatsache, dass bereits die Messung eines Quantensystems dessen Zustand verändert. Derartige, durch den Kontakt mit der Umgebung induzierten Prozesse werden auch als Dissipation bezeichnet und in diesem Sinne dissipative Quantensysteme als „offene Quantensysteme“. Eine der größten Herausforderung bei der Kontrolle von Quantensystemen ist die Vermeidung schädlicher Dissipation, wie sie durch Wechselwirkung mit der Umgebung entsteht und Quantenüberlagerungen zerstören kann. Aus diesem Grund sind Quantensysteme ultrakalter Atome, die mit optischen Feldern im Ultrahochvakuum gehalten und damit extrem gut von ihrer Umgebung abgeschirmt werden, von besonderem Interesse. Sie erlauben es als sogenannte Quantensimulatoren, die kollektiven Eigenschaften von Quantenmaterie fast ohne Dissipation und unter extrem gut kontrollierten Bedingungen zu untersuchen. Im Rahmen der geplanten Forschung möchten die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun gerade die Abwesenheit fast jeglicher unkontrollierter Dissipation in diesen Systemen als Ausgangspunkt nehmen, um den Einfluss von kontrolliert erzeugter Dissipation zu untersuchen. Ultrakalte Atome sollen also als Quantensimulatoren für offene Quantensysteme verwendet werden. Zudem soll Dissipation auch nutzbar gemacht werden, zum Beispiel zum Kühlen oder für die gezielte Präparation verschränkter Quantenzustände. Von besonderer Bedeutung wird dabei die enge Zusammenarbeit zwischen Theorie und Experiment sein.
Die gewonnenen Erkenntnisse sind dabei auch für andere Quantensysteme relevant, sei es in der Festkörperphysik, wo Elektronen mit den Gitterschwingungen (Phononen) in ihrer Umgebung wechselwirken oder in supraleitenden Schaltkreisen, für deren Verwendung als Quantencomputer ein genaues Verständnis von unvermeidlicher Dissipation essenziell ist.
Die an der trinationalen Forschungsgruppe beteiligten Wissenschaftler*innen und Institutionen sind neben Prof. Dr. André Eckardt (Sprecher): Dr. Alexander Schnell (TU Berlin), Prof. Dr. Monika Aidelsburger (LMU München und Max-Planck-Institut für Quantenoptik Garching), Prof. Dr. Iacopo Carusotto (Università di Trento), Dr. Tobias Donner (ETH Zürich), Dr. Christof Weitenberg (Universität Hamburg), Prof. Dr. Oded Zilberberg (Universität Konstanz).
Kontakt:
Prof. Dr. André Eckardt
TU Berlin
Fachgebiet Quantenvielteilchendynamik
E-Mail: eckardt@tu-berlin.de
Prof. Dr. André Eckardt ist Sprecher der neuen trinationalen Forschungsgruppe. Seit 2020 lehrt und f ...
Felix Noak
Criteria of this press release:
Journalists
Physics / astronomy
transregional, national
Transfer of Science or Research
German
Prof. Dr. André Eckardt ist Sprecher der neuen trinationalen Forschungsgruppe. Seit 2020 lehrt und f ...
Felix Noak
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