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Projekt
Quasi-eindimensionale Systeme mit nicht-trivialer Topologie: Nichtgleichgewicht, Transport und Randzustände
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2016 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277974659
Mit Hilfe von Experimenten mit Quantengasen in quasi-eindimensionalen Geometrien lassen sich verschiedene topologische Eigenschaften von wechselwirkenden Fermionen und Bosonen untersuchen. Erstens ergeben sich die sogenannten Flussleitern im Grenzfall eines dünnen Zylinders aus typischen zweidimensionalen Quanten-Hall Systemen, wie etwa dem Hofstadter Modell. Im Falle der Leitern lassen sich systematisch die Effekte von Wechselwirkungen auf Randzustände, Transport- und Nichtgleichgewichtseigenschaften im direkten Vergleich zwischen Experimenten und theoretischen Rechnungen studieren. Zweitens realisieren Experimente mit eindimensionalen Übergittern und kommensurablen Wellenlängen topologische Ladungs- und Spinpumpen. Drittens lassen sich Erweiterungen von Ein-Teilchen topologischen Invarianten auf Vielteilchensysteme an symmetrie-geschützten topologischen Isolatoren studieren. Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung von Vielteilcheneffekten in diesen Systemen. Dabei soll insbesondere die Stabilität des topologischen Ladungspumpens und der Quantenphasen von Flussleitern gegenüber kurzreichweitigen Wechselwirkungen, Unordnung und unter Einbeziehung von realistischen experimentellen Bedingungen untersucht werden. Nichtgleichgewichtseffekte werden eine zentrale Rolle spielen, sowohl im Kontext von Quantenquenchen zwischen Phasen mit unterschiedlichen topologischen Eigenschaften als auch im Zusammenhang mit konkreten experimentellen Zustandspräparationsprotokollen. Eine enge Zusammenarbeit mit experimentellen Teams ist geplant. Während Ladungspumpen im Niedrigfrequenzbereich betrieben werden, um Adiabatizität zu gewährleisten, besteht ein weiteres zentrales Ziel des Projekts darin, neue theoretische Verfahren zur Herleitung von effektiven Hamiltonoperatoren für Vielteilchen-Floquetsysteme im Hochfrequenzbereich herzuleiten. Dazu werden wir Flussgleichungsverfahren verwenden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
