Theoretische Physik III: Correlated quantum matter
Dynamics of correlated quantum matter
The dynamics of correlated quantum matter represents a key frontier in quantum physics. In our research we contribute to this frontier along two main axes. Firstly, we aim to explore novel universal behaviors, dynamical principles, and phases of matter in such dynamical quantum many-body systems, mostly far beyond equilibrium. In particular, we focus on identifying settings where the system's properties are genuinely quantum with no classical analogue. Secondly, our goal is to target the challenge of theoretically describing such nonequilibrium quantum systems. For that purpose we apply a broad class of methods ranging from purely analytical approaches to machine learning algorithms such as neural quantum states.
Strongly Correlated Light and Matter
Our research field lies at the boundary between quantum optics and condensed-matter physics. We are especially interested in collective phenomena arising in quantum open systems and more generally out of equilibrium, and their possible applications in the control of quantum materials functionalities as well quantum nonlinear optics. Currently, our main focus is on recent experiments implementing a novel, non-relativistic regime of Quantum Electrodynamics (QED) within quantum materials. A reliable description of this many-body problem is very challenging and being currently developed. We adopt tailored field-theoretical approaches, which extend methods from condensed matter and quantum optics theory, merging them into a consistent, comprehensive and flexible framework.
Numerical Methods for Real Materials
Emergent many-body phenomena give rise to exciting properties of strongly-correlated materials. Understanding them requires the combination of physical insights with modern numerical approaches. One strategy is to take advantage of the understanding gained from simple models and to build a physically motivated realistic description of materials. Alternatively, the complex realistic many-body Hamiltonian can be mapped to an auxiliary model that can be solved numerically. In our group we practice both these strategies, using state-of-the art methods ranging from Green's function based perturbative techniques to numerical Quantum-Monte Carlo and more recently matrix product impurity state solvers of the the many body problem. These methods allows us to address the Mott-physics, transport phenomena, disorder, superconductivity in systems ranging from transition metal compounds to frustrated spin system within the framework of realistic modeling of strongly-correlated materials.
News
Künstliche Intelligenz trifft Quantenphysik
In Quantentechnologien steckt viel Potenzial. Doch um es ausschöpfen zu können, sind große Herausforderungen zu lösen. Diese geht jetzt ein neues internationales Forschungsprojekt mit Künstlicher Intelligenz (KI) an. Ziel ist es, komplexe Quantensysteme besser zu verstehen. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, DFG, gefördert.
Eintauchen in die Welt der kleinsten Teilchen
Physiker berechnen Eigenschaften exotischer Materialien
Ein internationales Team von Physikern unter Beteiligung der Universität Augsburg hat eine Theorie entwickelt, mit der man die Eigenschaften sogenannter bosonischer Quanten-Quasikristalle berechnen kann. Die exotischen Materialien sind im Experiment noch nicht beobachtet worden, sollten sich aber herstellen lassen. Die Studie wurde nun in den Physical Review Letters veröffentlicht.
Maschinelles Lernen löst komplexes Quantenproblem
Durch ein neues Verfahren können künstliche neuronale Netze, wie sie beim maschinellen Lernen eingesetzt werden, künftig wesentlich schneller trainiert werden und nun erstmals komplexe Probleme in der Quantenmechanik lösen. So lassen sich beispielsweise bisher ungeklärte Eigenschaften eines besonderen Materiezustands, der Quantenspinflüssigkeit, berechnen – was mit allen bisherigen Verfahren bisher nicht gelang. Das Verfahren wurde kürzlich in Nature Physics veröffentlicht.
Ehrendoktorwürde für Physiker Prof. Dr. Dieter Vollhardt
Prof. Dr. Dieter Vollhardt wurde vergangene Woche mit der Ehrendoktorwürde der Universität Warschau ausgezeichnet. Gewürdigt wurden damit die wissenschaftlichen Leistungen des emeritierten Physik-Professors der Universität Augsburg sowie seine langjährige enge Zusammenarbeit mit theoretischen Physikerinnen und Physikern der Universität Warschau.
Leuchtturm der quantenmechanischen Forschung
Anfang der 1990er Jahre wurde an der Universität Augsburg das Zentrum für Elektronische Korrelationen und Magnetismus (EKM) ins Leben gerufen. Seitdem hat es sich zu einer Top-Adresse für dieses wichtige Teilgebiet der quantenmechanischen Forschung entwickelt. Das hat kürzlich ein Treffen des wissenschaftlichen Beirats international führender Experten bestätigt.
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