Periodisch getriebene Vielteilchensysteme

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Knap
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318511739

Quantenvielteilchensysteme, die sich weit weg vom thermischen Gleichgewicht befinden, treten in verschiedensten Bereichen der Physik auf, die von kondensierter Materie bis zur Kosmologie reichen. In den letzten Jahren gab es große Fortschritte Nichtgleichgewichts-Quantenzustände in isolierten Vielteilchensystemen zu realisieren. Besonders eindrucksvoll sind periodisch getriebene Systeme, die Quantenzustände realisieren können, die es im thermischen Gleichgewicht gar nicht gibt. Beispiele dafür sind Floquet-Zeitkristalle, welche die diskrete Zeittranslationsinvarianz periodisch getriebener Systeme brechen und spezielle Floquet symmetriegeschützte topologische Zustände. Darüber hinaus konnte in der ersten Förderperiode dieses Projekts gezeigt werden, dass Floquet-Präthermale-Zustände existieren, in denen die Energieabsorption extrem gering ist und dass stark ungeordnete, vielteilchenlokalisierte Systeme unter bestimmten Bedingungen überhaupt keine Energie aufnehmen. Motiviert durch diese Resultate werden wir in diesem Folgeantrag folgende Ziele verfolgen: (i) Wir werden die Heizdynamik von unterschiedlichen stark-korrelierten Vielteilchensystemen studieren. Dazu entwickeln wir eine Floquet-Boltzmann Gleichung, um die Energieabsorption im O(N) Modell zu extrem späten Zeiten zu berechnen die in unserem bisherigen Zugang nicht erreicht wurden. Wir werden auch schwach gekoppelte bosonische Systeme studieren, um sie mit der nicht-perturbativen O(N) Feldtheorie zu vergleichen. Außerdem werden wir die Dynamik des periodisch getriebenen Sachdev-Ye-Kitaev Modells berechnen, das eine Nicht-Fermiflüssigkeit beschreibt. Dieses Modell kann möglicherweise in Graphenflocken in starken Magnetfeldern realisiert werden. (ii) Es ist unser Ziel die Energieabsorption des integrablen Heisenbergmodells sowohl mit exakten numerischen Methoden als auch mit Techniken der verallgemeinerten Hydrodynamik zu studieren. (iii) Wir werden die Realisierung einer neuartigen Floquet-Symmetriegebrochenen Phase in periodisch getriebenen Rydbergketten untersuchen. Der Zugang dieses Projekts ermöglicht es uns universelle Aspekte der Nichtgleichgewichtsdynamik zu identifizieren sowie faszinierende experimentelle Realisierungen von exotischen Nichtgleichgewichts-Quantenzuständen in periodisch getriebenen Systemen vorzuschlagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen