Prof. Dr. Joachim Ankerhold
Institutsforschung
Mesoskopische Josephson-Kontakte
Diese sind Schlüsselkomponenten supraleitender Quantenbauelemente und ermöglichen hochempfindliche Messungen und die Verarbeitung von Quanteninformationen im großen Maßstab. Wir untersuchen ihre Leistung unter realistischen Laborbedingungen und erweitern so das Verständnis von Quantentransport und Wechselwirkungen in Tunnelkontakten. …More
Quantenoptik von Nanoleitern
Wir untersuchen die Wechselwirkung von Quantenlicht mit Materie, insbesondere in Systemen, in denen künstliche Atome oder Josephson-Kontakte Mikrowellenkavitäten antreiben. Dieses als Josephson-Photonik bekannte Forschungsgebiet eröffnet neue Wege zur Erzeugung nichtklassischen Lichts für Quantentechnologien. …More
Nichtgleichgewichts-Quantendynamik
Durch die Anwendung periodischer externer Kräfte auf Quantensysteme erforschen wir stationäre Zustände mit einstellbaren Eigenschaften. Diese angetriebenen Systeme ermöglichen uns die Entwicklung einzigartiger Quantenzustände, die für Sensorik, Simulation und Quantenkontrolle relevant sind. …More
Quantenthermodynamik
Wir untersuchen, wie die Quantenmechanik Wärme und Arbeit auf atomarer Ebene steuert, mit einem Schwerpunkt auf Quantenmotoren und Energietransfer in Nanobauelementen. Unsere Forschung liefert sowohl Informationen zur Grundlagenphysik als auch zur praktischen Bauelemententwicklung. …More
Offene Quantensysteme
Reale Quantensysteme interagieren mit ihrer Umgebung. Wir entwickeln fortschrittliche Methoden zur Modellierung dieser offenen Systeme, die über traditionelle Näherungen hinausgehen. Dies trägt zur Kontrolle von Quantenbits und zum Verständnis dissipativer Phasenübergänge bei. …More
Ökophysik
Die Disziplin der Ökonophysik definiert sich frei durch die Übertragung von Methoden und Erkenntnissen der statistischen Physik auf ökonomische Fragestellungen. Die entsprechende Analyse von Mustern und Korrelationen in Finanz- und Wirtschaftsdaten ermöglicht es, bisherige vereinfachende Annahmen zu verwerfen. Dies führt zu Schlussfolgerungen über Kausalitätsmodelle und letztlich zu Empfehlungen für Marktteilnehmer und politische Entscheidungsträger.
Prof. Dr. Benjamin Stickler
Schwebende Partikelanordnungen
Mehrere Nanopartikel werden optisch gemeinsam schweben gelassen, um lichtvermittelte, nicht-reziproke Wechselwirkungen zu erforschen. Diese Arbeit befasst sich mit grundlegenden Fragen (z. B. wann Newtons drittes Gesetz verletzt zu sein scheint) und ebnet den Weg für hochempfindliche Kraft- und Drehmomentsensoren.
Quanten-Nanorotoren
Durch das Einfangen und Manipulieren asymmetrisch geformter Nanopartikel nutzt die Gruppe Quanteninterferenzeffekte, die durch Rotationen starrer Körper entstehen – ein Verhalten, das in der klassischen Physik seinesgleichen sucht. Diese Systeme dienen sowohl grundlegenden Tests der Quantenmechanik als auch der Entwicklung von Sensoren der nächsten Generation.
Schwebende Spinrotoren
Die Einbettung paramagnetischer Defekte in schwebende Partikel erzeugt eine starke Spin-Rotations-Kopplung über den Einstein-de-Haas- und den Barnett-Effekt. Diese Wechselwirkung ermöglicht die kohärente Steuerung und Auslesung des Rotationszustands des Partikels und ermöglicht so die Quanteninterferenz mit internen Spins.
Makroskopische Dekohärenz
Es ist essenziell zu verstehen, wie große, mesoskopische Objekte ihre Quantenkohärenz verlieren, wenn sie Umwelteinflüssen ausgesetzt sind. Das Team entwickelt theoretische Modelle zur Quantifizierung der Dekohärenz in Nanostrukturen und dient als Grundlage für die Gestaltung zukünftiger Quantenexperimente.
Molekulare Interferenz
Die Gruppe nutzt die Beugung großer Moleküle an Gittern, um molekulare Eigenschaften – wie Polarisierbarkeit und Absorption – zu untersuchen und ihre Quantenzustände zu manipulieren. Dies vereint Präzisionsmessung mit der Kontrolle des molekularen Quantenverhaltens.
Topologische Datenanalyse (TDA)
Wir erforschen die verborgenen Formen komplexer Daten durch die Kombination von Werkzeugen aus Topologie und Quantenphysik. Indem wir Datenstrukturen als Quantensysteme – insbesondere fermionische Vielteilchenzustände – neu konzipieren, erschließen wir leistungsstarke Methoden wie Tensornetzwerke, um Muster und Beziehungen in Daten zu analysieren, die robust gegenüber Rauschen und Deformationen sind. Diese Fusion eröffnet neue Möglichkeiten sowohl in der Datenwissenschaft als auch in der Quantentheorie.
Gittereichtheorie (LGT)
LGT ist ein leistungsstarkes Framework zur Simulation fundamentaler Naturkräfte durch die Anordnung von Quantenfeldern auf einem Gitter. Unsere Gruppe leistet Pionierarbeit auf dem Gebiet der Quanten-Vielteilchenmethoden und nutzt fortschrittliche Techniken wie GGPEPS (Gauged Gaussian Projected Entangled Pair States) und die Variationstheorie von Monte Carlo, um Grundzustände dieser komplexen Systeme aufzudecken. Diese Arbeit legt den Grundstein für zukünftige Quantensimulationen der Teilchenphysik.
Quantennetzwerke
Wir betrachten Quantennetzwerke als dynamische Vielteilchensysteme, in denen Verschränkung entfernte Knoten für sichere Kommunikation und verteiltes Rechnen verbindet. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen und statistischer Mechanik entwickeln wir intelligentere und effizientere Quantennetzwerke und kommen so der Realität eines groß angelegten Quanteninternets näher.
Nichtlokalitätserkennung
Quantenverschränkung entzieht sich klassischen Erklärungen, und die Erkennung dieser Nichtlokalität ist der Schlüssel zum Verständnis der Quantenwelt. Anstatt uns auf traditionelle Bell-Ungleichungen zu verlassen, verfolgen wir einen neuen Ansatz, indem wir Energieminimierung nutzen, um nichtlokales Verhalten aufzudecken. Diese Methode ermöglicht uns die Untersuchung von Nichtlokalität in komplexen Systemen wie Spinketten und Gittermodellen und eröffnet neue Wege in der Quanteninformation und der Vielteilchenphysik.
