Quantensimulation von Gravitationsphänomenen mittels Analoga in Laborsystemen

• Applicant: Professor Dr. Ralf Schützhold
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics
• Term: from 2003 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5406613

Es sollen Effekte von Quantenfeldern unter dem Einfluss von Gravitationsfeldern (wie z.B. Teilchenerzeugung) anhand geeigneter Analoga in Laborsystemen auf theoretische Weise - aber auch im Hinblick auf mögliche Experimente - untersucht werden. Da die den Laborsystemen zugrundeliegenden Theorien (z.B. Quantenoptik) zumindest im Prinzip bekannt und verstanden sind, können anhand des Analogieschlusses die Konsequenzen des semiklassischen Zugangs (quantisiertes Feld und externes/klassisches Gravitationsfeld) mit denen, die durch Abweichungen von dieser effektiven Beschreibung bei hohen Energien entstehen (trans-Planckian problem), verglichen werden - was gewisse Rückschlüsse auf die noch unbekannte Theorie der Quantengravitation (z.B. Rückwirkungsproblem) erlaubt. Hauptaugenmerk wird dabei (voraussichtlich) auf schwarze (und weiße) Löcher sowie das expandierende Universum gerichtet. Als geeignete Analoga sollen (unter anderem) Systeme aus der Quantenoptik und der Festkörperphysik diskutiert werden. Eines der Fernziele besteht darin, eine geeignete experimentelle Verifizierung derartiger Quanteneffekte (z.B. des Hawking-Effektes) vorzuschlagen, was neben den bereits vorhandenen Möglichkeiten der Quanteninformationsübertragung eine weitere (praktische) Anwendung (effiziente Simulation eines Quantensystems) des sich zur Zeit in der Entwicklung befindenden Gebietes der Quanteninformationstheorie darstellen würde.

• DFG Programme: Independent Junior Research Groups