Der Quantenphysiker Maximilian Prüfer erhält für sein Projekt „QuOntM“ eine ESPRIT-Förderung, ebenso wie Javier del Pino, der mit seinem ESPRIT-Grant an die TU Wien wechseln wird. Anna Kauch erhält einen Richter-Grant.

Maximilian Prüfer und sein Projekt „QuOntM“

Effektiven Feldtheorien sind eine Möglichkeit, um Vorhersagen in der Elementarteilchenphysik zu treffen. In seinem Projekt „QuOntM“, kurz für „Continuous quantum measurements for many-body systems“, wird Maximilian Prüfer nun kontinuierliche Vielteilchen-Quantensysteme als Quantensimulatoren verwenden, um die effektiven Feldtheorien zu untersuchen, die die auf großen Skalen entstehende Physik beschreiben. Sein Hauptziel ist die Entwicklung neuer schwacher Quantenmessungen, die es erlauben, physikalische Informationen effizient aus diesen Quantensimulationen zu extrahieren und schließlich eine kontinuierliche Untersuchung von Vielteilchensystemen zu ermöglichen. „Um zu überprüfen, ob die entstehende Physik tatsächlich zu dem zu simulierenden Modell passt, werden wir neue Techniken zum Lernen des effektiven Hamiltonoperators in kontinuierlichen Systemen entwickeln“, erklärt Maximilian Prüfer.

Das Ergebnis von QuOntM werden Messschemata sein, die in völlig neuen Regimen agieren. Außerdem werden die technologischen Fortschritte direkt auf andere experimentelle Plattformen anwendbar sein. „Die Möglichkeit, Zeit-Zeit-Korrelationen experimentell abzuleiten, wird in Zukunft neue grundlegende Einblicke in die Dynamik von Vielteilchen-Quantensystemen liefern“, ist sich Prüfer sicher.

Javier del Pino

Das mit einem ESPRIT-Grant geförderte Projekt „Eichtheorien in nichtlinear wechselwirkenden Polaritonen“, kurz „GATHERING“ zielt auf die Erzeugung und Manipulation von Eichfeldern in stark wechselwirkenden photonischen Systemen ab. Eichtheorien sind eines der grundlegenden Konzepte in der Hochenergiephysik, wobei Teilchen durch den Austausch von kraftübertragenden Teilchen oder Eichtfeldern miteinander wechselwirken. Durch Steuerung der Lichtmuster in photonischen Systemen können Strukturen geschaffen werden, welche Vielteilchen-Wechselwirkungen zwischen Photonen hervorrufen und exotische Materiezustände erzeugen. Dies erfordert jedoch weitere Forschung, um die Entstehung von Eichfeldern und ihre Auswirkungen auf klassische Anwendungen zu verstehen, bevor Quantensimulatoren für Hochenergiephysik entwickelt werden können.

„Der außergewöhnliche Forschungsschwerpunkt und die Ressourcen der TU Wien in den Bereichen Vielteilchenphysik und Optik sowie die hervorragenden Standards für die Wissenschaftsvermittlung machten die TU Wien zu einer idealen Wahl für die Durchführung meines Projekts“, sagt Javier del Pino. Weiters möchte del Pino durch seine Arbeit an der TU Wien den Wissenstransfer zwischen der Universität Paris-Saclay und der TU Wien ausbauen sowie Forschungslinien zusammenführen und die experimentelle Zusammenarbeit vertiefen.

Anna Kauch und ihr Projekt „NeqParq“

Möchte man Materialien mit besonderen Eigenschaften entwickeln, muss man zunächst verstehen, wie sich Elektronen verhalten. Anna Kauch, die kürzlich einen Richter-Grant erhalten hat, wird daher in ihrem Projekt „Nonlocal correlations in nonequilibrium: parquet quations“ (kurz „NeqParq“), elektronische Systeme untersuchen, die sich nicht im Gleichgewicht befinden und dafür neue Methoden entwickeln. „Die Methoden werden es mir ermöglichen, die Eigenschaften eines Systems zu analysieren um herauszufinden, welche für das Auftreten eines bestimmten Phänomens notwendig sind. Dieses Wissen wird uns bei der Entwicklung von maßgeschneiderten Materialien weiterbringen“, ist Anna Kauch überzeugt.

Befindet sich ein System nicht im Gleichgewicht, zum Beispiel wenn kurzzeitig zusätzliche Energie hinzugefügt wird, treten oft neue Phänomene auf. In der Physik spricht man sogar von neuartigen, emergenten Materiezuständen. Untersucht man diese Phänomene, erfährt man nicht nur, welche interessanten Zustände erzeugt werden können, sondern auch etwas über die Eigenschaften von Materialien, die im Verborgenen bleiben, wenn ein Gleichgewicht besteht.