Nonequilibrium Quantum Dynamics Group
Prof. Dr. Michael Thorwart
Wir entwickeln quantenstatistische Methoden und Modelle zur Berechnung der Dynamik von offenen Quantensystemen. Hierbei umfasst "das" Quantensystem jene Freiheitsgrade, die von außerhalb kontrolliert werden können, wohingegen "die" Umgebung durch die verbleibenden, nicht kontrollierbaren Freiheitsgrade realisiert ist. Diese Umgebung erzeugt Fluktuationen, die auf das Quantensystem einwirken und zu Dekohärenz und Quantenrelaxation führen. Die zeitliche Entwicklung des Quantensystems deckt wichtige Informationen auf sowohl über das System an sich als auch über die Natur der quantenmechanischen Umgebung.
Die generische Physik offener Quantensysteme ist in verschiedenen Gebieten realisiert und wir interessieren uns insbesondere für
- den quantenmechanischen Transport von Ladung, Spin und Wärme im Nichtgleichgewicht in Nanostrukturen und Systemen der molekularen Elektronik
- getriebene dissipative Quantensysteme
- exzitonischen Energietransfer in biomolekularen Lichtsammelkomplexen
- kooperative Effekte in hybriden atom-optomechanischen Systemen mit ultrakalten Atomgasen
- Quantensolvatation im Nichtgleichgewicht und Röntgenspektroskopie in Flüssigkeiten
- strom- oder spinwellengetriebene nicht-kollineare magnetische Strukturen, wie magnetische Skyrmionen oder Spinspiralen
- dissipative topologische und anyonische Systeme.
Wir entwickeln und nutzen theoretische Methoden und Modelle der Quantenstatistik, um Systeme fern vom Gleichgewicht theoretisch zu beschreiben. Dazu gehören
- quantenmechanische Pfadintegrale von Viel-Teilchen-Systemen, wie das bosonische quasiadiabatische Propagator-Pfadintegral (QUAPI) oder die fermionische iterative Summation von Pfadintegralen (ISPI)
- verallgemeinerte Quanten-Master-Gleichungen und verwandte Liouville-Methoden für Bosonen und Fermionen, einschließlich der Floquet-Theorie
- zwei-dimensionale nichtlineare Spektroskopie und dissipative EXAFS
- analytische Bogoliubov-Zugänge und effektive Wirkungen
- dielektrische Kontinuumsmodelle für Solvents
- und verallgemeinerte Landau-Lifschitz-Gilbert-Gleichungen, kombiniert mit der Boltzmann-Gleichung.