Eigenzustands-Thermalisierung in wechselwirkenden Quantengasen in optischen Gittern

• Antragsteller: Professor Dr. Fabian Heidrich-Meisner
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499180199

Die theoretische Beschreibung der Thermalisierung und der Relaxationsdynamik in geschlossenen Quantensystemen muss deren voll quantenmechanische Dynamik berücksichtigen, eine Definition von Quantenchaos und und eine Charakterisierung von Quanten-Bädern beinhalten. Die Eigenzustands-Thermalisierungs-Hypothese (ETH) beinhaltet hinreichende Kriterien für das Zustandekommen von Thermalisierung und basiert auf der Kenntnis von lokalen Observablen dargestellt in der Eigenbasis von Hamiltonoperatoren. Die Verifizierung von Vorhersagen der ETH in Experimenten ist ein Kernziel dieser Forschungsgruppe. Das Theorie-Teilprojekt T2 verfolgt drei wesentliche Ziele, die in enger Zusammenarbeit mit beteiligten experimentellen Teams erreicht werden sollen. Erstens werden wir die nicht-diagonalen Matrixelemente lokaler Observablen analysieren, um die Relaxationsdynamik und relevante Zeitskalen in Experimenten quantitativ beschreiben zu können. Zweitens werden wir die Transporteigenschaften generischer Quantensysteme bei hohen Temperaturen studieren, mit dem Ziel, Diffusion und das zugrundeliegende hydrodynamische Regime zu charakterisieren. Dieser Teil bezieht sich auf Spinsysteme, die in zwei-komponentigen Bose-Hubbardsystemen realisiert werden. Drittens werden wir das Fermi-Hubbard Modell mit unterschiedlichen Massen der Spinkomponenten betrachten. In diesem Modell wollen wir Parameterbereiche für ergodische Dynamik und langsame Relaxationsdynamik bestimmen, als Funktion von Dichte und Massendifferenz. Dieses Projekt verwendet Methoden zur exakten Diagonalisierung und Dichtematrixrenormierungsgruppen-Algorithmen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5522: Quantenthermalisierung, Lokalisierung und eingeschränkte Dynamik mit wechselwirkenden ultrakalten Atomen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Sarang Gopalakrishnan