Dahlem Center für komplexe Quantensysteme

Ziel des Dahlem Centers für komplexe Quantensysteme ist es, ein spannendes Diskussionsforum zu liefern, welches zum Ideenaustausch anregt und die Zusammenarbeit zwischen etablierten und jungen Nachwuchswissenschaftlern innerhalb Deutschlands und weltweit fördert. Forschungsschwerpunkt des Centers ist die quantentheoretische Festkörperphysik in ihrer ganzen Spannweite. Das Dahlem Center ist im Fachbereich Physik der Freien Universität Berlin angesiedelt. Es ist ein internationales Zentrum, welches sich Forschern durch kurz- und langfristige Gaststipendien, angesehene Postdoktorandenstipendien sowie Konferenzen öffnet.

 

Forschungsgruppen

 

Komplexe Quantensysteme

Der Begriff "Quantensystem"' bezieht sich auf physikalische Systeme, in denen Erscheinungsformen der Quantenmechanik sichtbar sind. Beispiele solcher Erscheinungsformen sind Quantisierung von Energie oder anderer Observablen, Interferenz von Teilchenwellen, Nicht-Lokalität, oder quantenmechanisches Tunneln. Diese Erscheinungsformen unterscheiden die Quantenmechanik von der klassischer Mechanik, in der Observable kontinuierlich sind, Teilchen nicht interferieren und Tunneln verboten ist. Quantensysteme umfassen die gesamte mikroskopische Welt, wie Elementarteilchen und Atome, aber auch elektrische Leiter mit Dimensionen im Nanometerbereich, Halbleiter, grosse Moleküle, sowie bestimmte Materialien, deren makroskopische Eigenschaften durch quantenmechanische Wechselwirkung auf mikroskopischen Skalen bestimmt werden.

Das Konzept der "Komplexität"' beschreibt die Situation, in der das Verhalten eines Systems nicht aus seinen mikroskopischen Bestandteilen abgeleitet werden kann. Komplexe Systeme müssen im Hinblick auf jene Eigenschaften beschrieben werden, die charakteristisch für das Vielteilchensystem sind. Dieses Konzept ist sowohl in der klassischen Welt (z. B. Turbulenz) als auch für Quantensysteme relevant. Komplexe Systeme besitzen häufig eine grosse Zahl an Freiheitsgraden, und eine Analyse ihres Verhaltens verlangt meistens statistische Methoden.

Kombiniert man diese beiden Konzepte, versteht man komplexe Quantensysteme als physikalische Systeme, welche aus vielen Teilchen bestehen und deren Verhalten von quantenmechanischen Gesetzen bestimmt wird. Dieses Gebiet umfasst viele interessante und wichtige Forschungsrichtungen der gegenwärtigen  theoretischen Physik, wie Quantentransport, Nanomagnetismus, mesoskopische Supraleitung, Quantenchaos, stark korrelierte Elektronensysteme, komplexe Materialien, bestimmte Gebiete der Biophysik, kalte atomare Gase sowie Quantenmessung, Quanteninformatik, oder Quanteninformation.