Nichtgleichgewichtssupraleitung und Magnetotransport im Quanten-Kuramoto Model

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Alexander Chudnovskiy
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533783251

Das Hauptkonzept dieses Projekts besteht darin, die Ungleichgewichts-Supraleitung zu induzieren, indem der angeregte supraleitende Quantenzustand mit einer großen Anzahl von Teilchen besetzt wird. Die Existenz des angeregten Quantenzustands mit der off-diagonalen Fernordnung (off-diagonal long-range oder (ODLRO)) wurde kürzlich im Zuge der Untersuchungen des erweiterten Sachdev-Ye-Kitaev (SYK)-Modells entdeckt. Die Erweiterung des SYK-Modells um eine lokale attraktive Hubbard-Wechselwirkung ergab ein reichhaltiges Phasendiagramm, das die wichtigsten Phasen eines Hoch-Tc-Supraleiters enthält, wie die supraleitende Phase, die Pseudogap-Phase und die inkohärente Metallphase. In der isolierenden Pseudogap-Phase bildet sich das erweiterte SYK-Model auf die Quantenversion des Kuramoto-Modells ab. Bemerkenswerterweise enthält das Spektrum des quantenmechanischen Kuramoto-Modells einen angeregten Quantenzustand mit ODLRO. Das Vorhandensein des angeregten ODLRO-Zustands bietet den physikalischen Mechanismus für die Erzeugung der Ungleichgewichts-Supraleitung, die weiterhin eine der Hauptmöglichkeiten zur praktischen Anwendung von Supraleitern bleibt. Das ultimative Ziel des Projekts besteht darin, eine Theorie des Nichtgleichgewichts-Phasenübergangs zwischen den isolierenden (Pseudogap) und angetriebenen supraleitenden Phasen zu entwickeln, die die Besetzung des angeregten supraleitenden Zustands als Mechanismus für die Supraleitung annimmt. Diese Theorie wird die Temperaturgrenzen bestimmen, bei denen die Ungleichgewichts-Supraleitung besteht. Darüber hinaus werden optimale Protokolle für die angetriebene Supraleitung in ungeordneten stark korrelierten Systemen bereitgestellt. Zusätzlich zielt das Projekt darauf ab, durch Einbeziehung des externen Magnetfelds in die theoretische Beschreibung die Vorhersagen über die Magneto-Transport-Eigenschaften von Hoch-Tc-Supraleitern in der Pseudogap-Phase sowohl im thermischen Gleichgewicht als auch unter Nichtgleichgewichtsbedingungen zu treffen. Der Arbeitsplan des Projekts sieht die Fertigstellung von zwei Doktorarbeiten vor: eine mit Schwerpunkt auf der stationären Ungleichgewichts-Supraleitung in der Pseudogap-Phase und die andere mit Schwerpunkt auf dem Magnetotransport in der Pseudogap-Phase.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. Alex Kamenev, Ph.D.