Fachbereich Physik

Center for Quantum Science

FOR 5413 "Long-range interacting quantum spin systems out of equilibrium: Experiment, theory and mathematics"

DFG-Forschergruppe FOR 5413

uantensysteme, deren Bestandteile über weitreichende Kräfte miteinander wechselwirken, dürften höchst ungewöhnliche Eigenschaften aufweisen, wie z. B. eine sehr weitreichende Skalierung thermodynamischer Größen, starke Korrelationen und ein verstärktes kollektives Verhalten. Wichtige Durchbrüche bei der Manipulation kalter atomarer Gase haben es kürzlich ermöglicht, solche faszinierenden Quantensysteme experimentell zu realisieren. Dies eröffnet neue spannende Möglichkeiten auf dem sehr aktiven Forschungsgebiet der Kontrolle und Nutzung kollektiver Phänomene in Quantenmaterie. Um diese Möglichkeiten bestmöglich zu nutzen, ist es dringend erforderlich, verschiedene experimentelle und theoretische Methoden koordiniert weiterzuentwickeln.
In unserer interdisziplinären Forschungsgruppe führen wir ein konzertiertes Forschungsprogramm durch, das wichtige und aktuelle Fragen zu Vielteilchen-Quantensystemen mit weitreichenden Wechselwirkungen behandelt. Unser oberstes Ziel ist das Verständnis, die Realisierung und die Kontrolle komplexer Quantenmaterie mit kollektiv verbesserten und dennoch robusten Eigenschaften, die in verschiedenen Bereichen der neuen Quantentechnologien wie Metrologie und Sensorik Anwendung finden.
Um die angestrebten Durchbrüche zu erzielen, haben wir ein Team von Forschern zusammengestellt, deren komplementäres Fachwissen das breite Spektrum der experimentellen, theoretischen und mathematischen Physik sowie der numerischen Analyse abdeckt. Auf der experimentellen Seite konzentrieren wir uns auf Plattformen, die hochgradig kontrollierbare Gase von Rydberg-Atomen im freien Raum und in den modifizierten Umgebungen von optischen und Mikrowellen-Resonatoren aufweisen. Konzertierte Anstrengungen in der mathematischen und theoretischen Forschung gehen Hand in Hand mit der experimentellen Forschung und werden zur Entwicklung neuer theoretischer Ansätze, Methoden und Techniken führen, um unser Verständnis von hochkorrelierter Vielteilchen-Quantenmaterie zu verbessern.
Aufbauend auf dem Zentrum für Quantenwissenschaften an der Universität Tübingen etabliert unsere Forschergruppe ein florierendes Forschungsumfeld, das eine interdisziplinäre Gruppe herausragender Wissenschaftler zusammenbringt. Darüber hinaus maximiert eine enge Verknüpfung der Forschung mit Graduiertenkursen in fortgeschrittener Quantentheorie und mathematischer Physik die Synergien und schafft ein einzigartiges interdisziplinäres wissenschaftliches Ökosystem für Doktoranden, Postgraduierte und erfahrene Forscher.