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Projekt
T3 Wechselspiel von starken Korrelationen und Nichtgleichgewichtsrauschen in atomaren Gasen
Antragsteller
Professor Oded Zilberberg, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521530974
Wenn ein System externen Antrieben und Verlusten ausgesetzt ist, können sich sein Zustand und seine Reaktionscharakteristika verändern. Solche Effekte außerhalb des Gleichgewichts sind häufig anzutreffen. Doch die quantenmechnischen Ursachen, die zu diesen Effekten führen, werden oft nicht verstanden. Daher neigen wir dazu, die mikroskopischen Details zu vernachlässigen oder heraus zu mitteln. In unserer Forschungsgruppe haben wir uns vorgenommen, die mikroskopischen Details der Dynamik offener Quantensysteme anhand kalter Atome zu erforschen. Hier sind sowohl das System als auch die Umgebung Teil eines größeren, abstimmbaren Systems und können in hoher Auflösung beobachtet werden. Wir werden unsere Expertise über offene Systeme nutzen, um Modelle zu entwickeln, die die mikroskopischen Details der Kopplung von System und Umgebung in kalten Atomen erfassen und nutzbar machen. Darüber hinaus wird die Forschungsgruppe Protokolle und Beobachtungsgrößen entwickeln, die diese Effekte illustrieren. In diesem Teilprojekt fokussieren wir auf drei Hauptbereiche: Zunächst werden wir getrieben-dissipative Phasenübergänge untersuchen, wobei die kontrollierbare Vielteilchenumgebung es uns ermöglicht, die nichtlineare Dynamik von einem mikroskopischen Standpunkt aus zu erforschen. Wir wollen die Auswirkungen verschiedener parametrischer Antriebe, mehrerer Spinspezies im System, von Nichtlinearitäten in den gekoppelten optischen Resonatoren sowie die Auswirkungen einer strukturierten dissipativen Umgebung untersuchen. Mithilfe unseres Harmonic Balance-Ansatzes können wir nun systematisch mögliche Kaskaden bis hin zum Chaos des Systems erforschen und sie mit der mikroskopischen räumlichen Umordnung in den Experimenten in Verbindung bringen. Zweitens: Wir werden das Potenzial des Systems erforschen und einen stark korrelierten Vielteilchenzustand mit seiner Umgebung bilden. Gleichzeitig untersuchen wird die Realisierung von Quantenverunreinigungen in kalten Atomen und den Aufbau einer langreichweitigen Verschränkung zwischen System und Umgebung. Bei der Zuordnung der experimentellen Plattformen zu Quantenverunreinigungsmodellen werden wir die Auswirkungen realistischer Unvollkommenheiten (Temperatur, Rauschen usw.) berücksichtigen, die die Bildung des Vielteilchenzustands beeinträchtigen oder verändern können. Darüber hinaus werden wir tomographiebasierte Verfahren zum Nachweis von Vielteilchenzuständen entwickeln. Schließlich werden wir die Realisierung und die Auswirkungen von Quantenmessungen in unseren Aufbauten untersuchen. Ein Detektor besteht aus Teilchen, die auf das System auftreffen, mit ihm wechselwirken und zu einem gemessenen Detektorsignal und einer entsprechenden Rückwirkung führen. Je komplexer das System, desto mehr Rückwirkungskanäle öffnen sich, was zu interessanten neuen Effekten führt. Wir entwerfen Experimente, um diese Effekte in kalten Atomen zu beobachten.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
