Willkommen

Theorie der Kondensierten Materie

Vielteilchentheorie

Die Gruppe KOMET 337 (Prof. Dr. P.G.J. van Dongen) untersucht die physikalischen Eigenschaften wechselwirkender quantenmechanischer Vielteilchensysteme. Grundsätzlich können hierbei sowohl fermionische als auch bosonische (oder auch gemischt fermionisch-bosonische) Systeme in Betracht kommen. Besonders interessant sind speziell die Eigenschaften stark korrelierter Elektronensysteme in komplexen Festkörpern, da die starke Elektron-Elektron-Wechselwirkung solcher Materialien viele physikalische Phänomene entscheidend mitbestimmt.

Beispiele solcher Phänomene sind Metall-Isolator-Übergänge, der Magnetismus in seinen vielen verschiedenen Formen, Hochtemperatur-Supraleitung, der Kondo- und der Mehrkanal-Kondo-Effekt, der gebrochenzahlige Quanten-Hall-Effekt, kolossale Magnetwiderstände, die Bildung von Streifenphasen und elektronische Phasenseparation. In den letzten Jahren untersucht die Gruppe auch intensiv die physikalischen Eigenschaften ultrakalter fermionischer Quantengase, die in einer harmonischen Falle eingesperrt sind, wobei für uns insbesondere die Tieftemperaturphasen mit gebrochener Symmetrie (Suprafluidität, Antiferromagnetismus) interessant sind.

Die Untersuchung all dieser Phänomene erfolgt mit Hilfe von effektiven Feldtheorien, die entweder analytisch (d.h. störungstheoretisch oder mittels exakter Lösungen) oder numerisch ausgewertet werden. Das Standardbeispiel einer solchen effektiven Feldtheorie ist das sogenannte Hubbard-Modell, das in einfachst möglicher Weise sowohl die kinetische Energie als auch die Wechselwirkung fermionischer Teilchen auf einem Gitter (also z.B. der Leitungselektronen im Festkörper) beschreibt. Eine wichtige numerische Methode, die hierbei eingesetzt wird, ist die Quanten-Monte-Carlo-Simulation, falls erforderlich kombiniert mit Maximum-Entropie-Verfahren. Alternativ oder ergänzend hierzu wird Numerik auch eingesetzt zur Auswertung von mit störungstheoretischen Formalismen erhaltenen Gleichungen. Surfen Sie durch unsere Seiten. Für Kommentare und Fragen zu unserer Arbeit klicken sie einfach auf "Kontakt".

Innerhalb der Arbeitsgruppe KOMET 337 gibt es zwei eigenständige Nachwuchsgruppen, die mit vielteilchentheoretischen Methoden auf der Grenzfläche zwischen der Kondensierten Materie und der modernen Quantenphysik forschen.

Die Arbeitsgruppe von Jun.-Prof. Dr. Román Orús befasst sich mit Problemen an der Schnittstelle von Quanteninformationsverarbeitung, Kondensierter Materie und rechnergestützter Physik, insbesondere mit der Entwicklung neuer numerischer Simulationstechniken für quantenmechanische Vielteilchensysteme mittels Tensornetzwerken und der Untersuchung der Verschränkungs- und physikalischen Eigenschaften stark korrelierter Systeme. Wichtige Themen sind hierbei eine mögliche topologische Ordnung, die für Quantencomputing brauchbaren Phasen der Materie, die Entwicklung neuer Algorithmen und neue Eigenschaften der Vielteilchenverschränkung. Unter den eingesetzten Methoden sind die Tensornetzwerkmethoden am wichtigsten, deren Entwicklung und Anwendung ein zentrales Element der beschriebenen Forschung darstellen.

Die Arbeitsgruppe von Jun.-Prof. Dr. Matteo Rizzi befasst sich mit Themen der Quanteninformationsverarbeitung und insbesondere mit "Hamiltonian engineering", d.h. mit der physikalischen Realisierung von Modellsystemen, z.B. mit Lasern und ultrakalten Atomen. Zu den kürzlich erforschten Themen gehören die Quanten-Hall-Effekte, das Zusammenspiel von Eichfeldern und kalten Atomen, die durch starke Dissipation erzeugten Korrelationseffekte, Quantenphasenübergänge und Quantenspinketten. Wichtig unter den eingesetzten Methoden sind insbesondere numerische Algorithmen, die auf Quanteninformationskonzepten beruhen, wie die Dichtematrix-Renormierungsgruppe (DMRG) und Tensornetzwerke, sowie exakte Diagonalisierung und fermionische Gauß-Zustände.

Kontakt Kontakt
Sekretariat der KOMET 337
Elvira Helf
Staudingerweg 7

55128 Mainz

Tel +49 6131 39-25171
Fax +49 6131 39-20954

Zum Inhalt der Seite springen Zur Navigation der Seite springen