Ansteuerung von emergenten Eichfeldern in nichtlinearen optischen Resonatoren

• Antragsteller: Professor Oded Zilberberg, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545605411

In N-GAUGE, unser Ziel ist die vollständige Erforschung des Phasendiagramms von skulpturierten Polariton-Kondensaten außerhalb des Gleichgewichts, die eine wohldefinierte räumliche Struktur von bis zu 10 Elementen aufweisen und das Potenzial haben, mit Zyklen außerhalb des Gleichgewichts zu reagieren. Die jüngsten Erfolge des Konsortiums, die komplementären Fachkenntnisse der beiden Partner und ihre bereits gut etablierte Zusammenarbeit versetzen sie in eine weltweit führende Position bei der Erforschung dieses Neulands. Wir werden mit Hilfe der optischen Pump-Probe-Spektroskopie die Bandbreite der nichtlinearen Phänomene in angetriebenen Polariton-Quantenflüssigkeiten zu erforschen und nebenbei die theoretische Grundlage für die Beschreibung solcher angetrieben-dissipativen Systeme zu entwickeln. Wir schlagen vor, das Zusammenspiel zwischen der räumlichen Struktur und den Symmetrien sowohl des Hohlraums als auch der Antriebsprofile zu untersuchen. Dies wird die besonderen Merkmale angetrieben-dissipativer Polariton-Flüssigkeiten im Vergleich zu konservativen Systemen aufklären. Unser Forschungsprogramm baut auf unseren jüngsten Erfolgen bei der Erforschung der nichtlinearen Reaktionen grundlegender Strukturbausteine und ihrer Skalierung zu 1D-Überstrukturen auf. Darüber hinaus werden wir einen neuartigen theoretischen Ansatz entwickeln und nutzen, der einen erweiterten Harmonic Balance Ansatz zur Untersuchung des vollständigen Phasendiagramms des angetriebenen Systems beinhaltet. Die vorhergesagten stationären Zustände außerhalb des Gleichgewichts werden in Experimenten realisiert, mit besonderem Augenmerk auf das Auftreten von abstimmbaren Eichfreiheitsgraden in Zyklen. Mit solchen sich manifestierenden Eichtoleranzfreiheitsgraden außerhalb des Gleichgewichts wollen wir ihre Beziehung zu bekannten Konzepten aus der Gleichgewichtsphysik, wie Symmetrien von Quasiteilchenmoden, geometrischen Phasen und synthetischen Dimensionen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Jacqueline Bloch