Quenchdynamik langreichweitiger Spin-Systeme mittels Keldysh-Diagrammatik

• Antragsteller: Dr. Björn Sbierski
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465199066

Die jüngsten experimentellen Durchbrüche in der analogen Quantensimulation stellen Theoretiker vor die Herausforderung, die zeitliche Entwicklung von Quanten-Vielteilchensystemen zu beschreiben. Ausgehend von einem einfachen Produktzustand wird die Dynamik der Wellenfunktion durch den meist gut charakterisierten Hamiltonoperator und die zugehörige Schrödingergleichung bestimmt. Wir betrachten Quantenspins auf zwei- und dreidimensionalen Gittern als paradigmatische Beispiele für stark wechselwirkende Quantensysteme. Diese Modelle lassen sich beispielsweise mit Arrays von Rydberg-Atomen realisieren. Wir schlagen vor, auf die vollständige und schwierige Lösung der Wellenfunktion zu verzichten, und stattdessen ausschließlich messbare Observablen, also Ein- und Zweipunktfunktionen zu betrachten. Aufbauend auf unseren bisherigen Arbeiten im Gleichgewichtsfall planen wir, die zeitliche Entwicklung dieser Observablen mittels Störungstheorie in der Wechselwirkung zu beschreiben. Entscheidend ist, dass die Expansionskoeffizienten exakte Funktionen der Zeit sind, sodass Resummationstechniken zum Einsatz kommen können. Vergleiche mit etablierten Techniken wie Tensor- und neuronalen Netzen sind dabei von entscheidender Bedeutung. Schließlich planen wir eine Erweiterung auf Spinmodelle mit Fernwechselwirkungen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5413: Quantenspinsysteme mit langreichweitigen Wechselwirkungen: Experiment, Theorie und Mathematik