Quantentransport und Verschränkung: Zusammenspiel und dynamische Manifestationen

• Antragsteller: Professor Dr. Reinhold Egger; Professor Dr. Igor Gornyi
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566472220

Wir untersuchen Zusammenspiel und Manifestationen von Verschränkung und Quantentransport in Vielteilchen-Quantensystemen entlang dreier Richtungen. Unsere theoretischen Ideen und Konzepte können in modernen Experimenten realisiert werden. 1) Wir studieren, wie Transporteigenschaften Verschränkung in Vielteilchen-Quantensystemen im Kontext des "Quantum Mpemba Effekts" beeinflussen. In derartigen Protokollen könnten Verschränkungseigenschaften fast nach Belieben durch Transportströme gesteuert werden ("Verschränkungsmaschine"). Wir planen, verschiedene Szenarien zu untersuchen, u.a. den Übergang von abgeschlossenen zu offenen Quantensystemen und die Möglichkeit eines Verschränkungs-basierten Mpemba Effektes. 2) Wir untersuchen, wie Verschränkung den messinduzierten Transportstrom beeinflussen kann. Verschränkung kann dabei die messinduzierte Zeitevolution des Quantenzustands, und damit die Transporteigenschaften, verändern. Was passiert z.B., wenn man zwei verschränkte Teilchen durch Messungen bewegt: werden sie schneller oder langsamer als unverschränkte Teilchen? Kann der Effekt von Verschränkung auf den messinduzierten Transport durch effektive Systemparameter beschrieben werden, z.B. die effektive Masse in einer Langevin-Gleichung? Beginnend mit dem Zwei-Teilchen-Fall soll die Dynamik von verschränkten und nicht-verschränkten Teilchen unter verschiedenen Messprotokollen studiert werden. Dabei sollen schwache Messungen und projektive Messungen, die zu maximaler Verschränkung führen, betrachtet werden. Langfristig sollen auch komplexe Vielteilchensysteme studiert werden. 3) Wir werden eine Theorie entwickeln, die den Transport von Verschränkung in Vielteilchen-Quantensystemen beschreibt. Es soll analysiert werden, wie Verschränkung lokal transportiert wird, und wie man den Transport von Verschränkung durch Quantenmessungen mit oder ohne Rückkopplung steuern kann. Dabei ist zu beachten, dass Verschränkungsdichten keine Erhaltungsgrößen liefern. Wir werden verschiedene Größen zur Definition einer quasi-lokalen "Verschränkungsdichte" untersuchen, und die Zeitentwicklung dieser Größe in verschiedenen Modellen und/oder unter verschiedenen physikalischen Bedingungen untersuchen. Um sicherzustellen, dass Verschränkungstransport nicht durch "normale" Transportströme maskiert wird, untersuchen wir zunächst Szenarien, in denen "normale" Ströme verschwinden. Unser Fernziel ist, eine hydrodynamische Theorie des lokalen Verschränkungstransports in Vielteilchen-Quantensystemen zu konstruieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen