DFG-RSF: Quanteninterferometrie mit wechselwirkenden elektronischen Systemen

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Mirlin; Professor Dr. Alexander Shnirman
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310039433

Eindrucksvolle Fortschritte der jüngsten Zeit in Elektronik wurden großteils durch der Nutzung von niedrigdimensionalen Nanostrukturen, wie Quantenmulden, Quantendrähten und Quantenringen, sowie durch die fortlaufende Miniaturisierung von elektronischen Geräten bis in den Nanobereich erreicht. Die Physik in dieser Größenordnung wird von Quantenkohärenz und Quanteninterferenz, sowie von Elektron-Elektron-Wechselwirkungen bestimmt. Die Interferenz erlaubt es, die quantenmechanische Kohärenz zu beobachten und ist gleichzeitig das Instrument für die Untersuchung der Kohärenz. Das Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss der starken Elektron-Elektron-Wechselwirkung auf die Quanteninterferenz zu untersuchen. Die gängige Meinung ist, dass die Wechselwirkung Dekohärenz verursacht und damit die Sichtbarkeit der Interferenzmuster unterdrückt. Anderseits erzeugt die Wechselwirkung neuartige Freiheitsgrade, die ihrerseits interferieren können. Wir planen vier Klassen von neuen Systemen zu untersuchen: I) Aharonov-Bohm-Interferometer mit starken Wechselwirkungen; II) Interferometer basiert auf räumlich aufgespalteten Cooper-Paaren; III) Interferenz-Schaltkreise bestehend aus Randzuständen von topologischen Materialien; IV) Interferenz, ''Braiding'', und Dekohärenz in Spin-(Quantenbit-)Systemen mit Nullenergie-Majorana gebundenen Zuständen. Alle diese Systeme könnten praktische Anwendungen finden, wie z.B. winzige SQUIDs, die als Bauelemente von Quanteninformationsschaltkreisen dienen können. Anderseits beschäftigt sich unser Projekt mit grundlegenden Fragestellungen der Quantenwelt, wie z.B. der Vielteilchen-Lokalisierung in stark wechselwirkenden ungeordneten Systemen. Das ist ein DFG-RSF-Kooperationsprojekt im Rahmen der Ausschreibung für Russisch-Deutsche Projekte im Bereichen der Physik und der Mathematik. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem Forschungsteam des Landau-Instituts für Theoretische Physik durchgeführt. Die Kombination der Kompetenzen der KIT- und der ITP-Forschungsteams wird zu Synergieeffekten führen, die die effizienteste Durchführung des Projektes sichern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation
• Kooperationspartner: Professor Dr. Valentin Kachorovskii