Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert eine neue Forschungsgruppe zur Nichtgleichgewichtsphysik von Quantenvielteilchensystemen an der Universität Göttingen. Unter dem Titel „Quantenthermalisierung, Lokalisierung und eingeschränkte Dynamik mit wechselwirkenden ultrakalten Atomen“ untersuchen die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie makroskopisches, thermodynamisches Verhalten aus den mikroskopischen Bewegungsgleichungen der Quantenmechanik entsteht.
Die Koordination der Forschungsgruppe liegt beim Institut für Theoretische Physik der Universität Göttingen. Darüber hinaus sind die Universitäten Augsburg, München, Tübingen, die TU München sowie das Max-Planck-Institut für Physik Komplexer Systeme, Dresden, und das Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching, beteiligt. Die beantragte Fördersumme liegt bei knapp 3,5 Millionen Euro für zunächst vier Jahre.
Ziele des Forschungsvorhaben
„Die Statistische Physik und die Quantenmechanik bilden die essenzielle Grundlage für die Beschreibung von Quantenvielteilchensystemen, wie sie zum Beispiel in der kondensierten Materie oder in Metamaterialien vorkommen. Bemerkenswerterweise ist das genaue Zustandekommen der makroskopischen Beschreibung nach den Gesetzen der Thermodynamik aus den mikroskopischen Regeln der Quantenmechanik, also der Schrödingergleichung, nicht umfassend verstanden“, so der Sprecher der Initiative, Prof. Dr. Fabian Heidrich-Meisner von der Universität Göttingen. Die Mitglieder der Forschungsgruppe stammen aus der Experimental- und der Theoretischen Physik, aus den Bereichen der Quantenoptik, Festkörperphysik und Statistischen Physik.
„Unser zentraler Zugang beruht auf sogenannten Quantensimulationen mit ultrakalten Atomen, die zeitaufgelöste Experimente mit weitreichender Kontrolle über die mikroskopischen Parameter, Wechselwirkungen, Dimensionaliät, Unordnungspotenziale und Messprozesse mit Einzelatomauflösung erlauben“, erläutert Heidrich-Meisner.
„Wir erhoffen uns, dass das Wechselspiel dieser Experimente mit den beteiligten Theoriegruppen zum grundlegenden Verständnis der Nichtgleichgewichtsdynamik beitragen wird. Wir widmen uns hierbei dem vollen Spektrum von thermalisierenden, lokalisierenden und metastabilen Systemen. Ein vertieftes Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen wird perspektivisch eine verbesserte Kontrolle und neue Realisierungen von Quantentechnologien erlauben.“
