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Projekt
Topologische Materie, Anyonen und Vielteilchenverschränkung
Antragstellerin
Professorin Dr. Belén Paredes
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2016 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277974659
Topologische Zustände sind eine exotische Form von Quantenmaterie, die sich nicht durch die traditionellen Paradigmen der kondensierten Materie erfassen lassen. In diesen Zuständen organisieren sich Teilchen nach einem verborgenen, globalen Muster, das nicht mit einem Symmetriebruch assoziiert ist, sich aber in der Existenz von topologischen Quasiteilchen mit exotischer Statistik manifestiert. Wir haben bisher kein vollständiges Verständnis davon, wie sich topologische Ordnung aus den mikroskopischen Freiheitsgraden eines quantenmechanischen Vielteilchensystems ergibt. Ein besonders interessanter Aspekt ist die mögliche Existenz von nicht-abelschen topologischen Phasen, deren Anregungen nicht-abelsche Braiding-Eigenschaften haben, die für Anwendungen in der Quanteninformation relevant werden können. Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der physikalischen Mechanismen, die zu topologischen Phasen führen, woraus sich sowohl ein verbessertes theoretisches Verständnis als auch Prinzipien für die Realisierung dieser topologischen Zustände in physikalischen Systemen ergeben werden. Unser Zugang wird auf den jüngsten spektakulären Entwicklungen mit ultrakalten Atomgasen aufbauen, um realistische und experimentell realisierbare Vorschläge für Modelle entwickeln zu können. Unser Projekt organisiert sich in drei Unterpunkten: (i) die Identifikation neuartiger physikalischer Mechanismen für die Erzeugung topologischer Zustände, (ii) die Entwicklung und Untersuchung von theoretischen Modellen, die diese Zustände hervorbringen können und (iii) die Entwicklung theoretischer Methoden, um mit ultrakalten Atomgasen topologische Phasen zu realisieren und deren Quasiteilchen, die exotische Braiding-Statistik besitzen, zu manipulieren. Unser Hauptaugenmerk wird verschiedenen Fällen von nicht-abelscher Materie und nicht-abelschen Anyonen gelten, wie zum Beispiel nicht-abelschen Chern-Isolatoren, Pfaffian-artigen Zuständen und Parafermionen. Darüber hinaus werden wir topologische Isolatoren und Suprafluide in neuartigen Symmetrieklassen untersuchen und studieren, wie sich daraus physikalische Zugänge ergeben, um Riemann's Hypothese zu belegen. Wir erwarten, dass die Kombination von analytischen theoretischen Zugängen und Modellen, die sich aus diesem Forschungs-programm ergeben werden, unser theoretisches Verständnis von topologischer Ordnung verbessern und damit einen Weg für die Kontrolle von Quantenmaterie begründen wird, der potentielle Relevanz für Quanteninformations-anwendungen haben kann.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
