Forschungsgruppen

Im Folgenden werden die am Institut tätigen Forschungsgruppen kurz vorgestellt.

Theoretische Bio-Nano Physik

Die Forschungsgruppe von Thomas Franosch untersucht komplexe Transportphänomene im Bereich der biologischen Physik, der weichen Materie und Nanophysik.

In Kombination von analytischen Methoden und Computersimulationen werden fundamentale Fragen dynamischer Prozesse, wie Diffusion in heterogener Umgebung, beispielsweise im Zellinneren, anomaler Transport in nanoporösen Materialien, Brownsche Bewegung in Verbindung mit hydrodynamischen Wechselswirkungen, sowie getriebene Systeme fern vom Gleichgewicht untersucht.

Aktuelle Fragestellungen befassen sich mit der nichtlinearen Antwort von Systemen nahe am strukturellen Arrest, dem Glasübergang oder stark heterogener Materialien nahe der Perkolationsschwelle. Weitere Themenkomplexe im Rahmen der Biologischen Physik sind Transportphänomene steifer Biofilamente im Zytoskelett, Mikrofluidik in Verbindung mit optischen Fallen, sowie selbstgetriebene Schwimmer.

Zur Forschunsgruppe Theoretische Bio und Nanophysik

Kontakt

Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Dr. Thomas Franosch
Tel. +43 512 507 52267
thomas.franosch@uibk.ac.at

Sekretariat
Nicole Jorda
Tel. +43 512 507 52208
nicole.jorda@uibk.ac.at

Nichtgleichgewichts-Quantenmaterie

Die Forschungsgruppe von Michael Buchhold erforscht die Emergenz von Quantenmaterie fernab des thermischen Gleichgewichts. Im Mittelpunkt steht die Klassifizierung und Beschreibung kollektiver Quantenphänomene sowie neuartiger Quantenphasen in Vielteilchensystemen.

Unter Einsatz von quantenfeldtheoretischen Methoden, Renormierungsgruppen-Techniken und Computersimulationen werden fundamentale Fragen der Quantendynamik untersucht. Dazu zählen kohärenter Transport, kritische Phänomene an Nichtgleichgewichts-Phasenübergängen, topologische Phasen in offenen Systemen sowie die Entstehung transienter Materiezustände in getriebenen Quantenmaterialien.

Aktuelle Forschungsschwerpunkte umfassen die Klassifizierung von Quantenmateriezuständen in Quantenschaltkreisen, die Stabilisierung von Nichtgleichgewichtsmaterie in adaptiven und nichtreziproken Quantenplattformen (z. B. Rydberg-Atomgitter, supraleitende Quantenschaltkreise) sowie die Erzeugung exotischer Materiezustände wie Excitonflüssigkeiten oder Nichtgleichgewichtssupraleiter.

Zur Forschungsgruppe: https://www.uibk.ac.at/en/th-physik/nonequilibrium-quantum-matter/

Contact

Head of Research Group
Univ.-Prof. Michael Buchhold
Tel. +43 512 507 52210
michael.buchhold@uibk.ac.at

Administrative Assistant
Birgit Laimer
Tel. +43 512 507 52204
Birgit.Laimer@uibk.ac.at

Quanteninformation

Im Bereich der Quanteninformation gibt es an unserem Institut vier Forschungsgruppen, die ihre Arbeit auf unterschiedliche Schwerpunkte und Fragestellungen konzentrieren:

Quanteninformation und Computer

Die Forschungsgruppe von Hans J. Briegel untersucht Modelle für die Quanteninformationsverarbeitung und grundlegende Fragen der Quanteninformationstheorie.

Ein Schwerpunkt unserer Forschung ist die Theorie messungsbasierter Quantencomputer, die zu einem tieferen Verständnis von Verschränkung als Ressource geführt hat, sowie ihre Anwendung in dem Bereich der Quantenkommunikation, der Quantenfehlerkorrektur, und in Quantenalgorithmen. Darüber hinaus untersuchen wir Quanteneffekte in der Biologie und in relativistischen Systemen.

Ein weiterer Schwerpunkt unserer Arbeit ist die Entwicklung physikalische Modelle für autonome und lernfähige Agenten. Unsere Forschung ist zum Teil interdisziplinär und berührt auch Fragen aus dem Gebiet der künstlichen Intelligenz und der philosophischen Handlungstheorie.

Details zu dieser Forschungsgruppe: https://www.uibk.ac.at/en/th-physik/qic-group/

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Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Dr. Hans J. Briegel
Tel. +43 512 507 52202
hans.briegel@uibk.ac.at

Sekretariat
Jade Meysami-Hörtnagl
Tel. +43 512 507 52207
jade.meysami-hoertnagl@uibk.ac.at

Quantenkommunikation und Quantennetzwerke

Die Forschungsgruppe von Wolfgang Dür beschäftigt sich mit Quantenkommunikation und Quantennetzwerken, sowie deren Anwendungen.

Wir entwickeln dabei einerseits neue Protokolle zur Erzeugung, Verteilung und Nachweis von verschränkten Vielteilchenzuständen unter Berücksichtigung von Rauschen, Dekohärenz und Imperfektionen. Andererseits beschäftigen wir uns mit dem Design von Netzwerken auf unterschiedlichen Ebenen, wobei wir uns insbesondere auf verschränkungsbasierte Netzwerke konzentrieren. Dabei werden verschränkte Ressourcenzustände im Netzwerk erzeugt, noch bevor die genaue Kommunikation spezifiziert wurde. Diese Zustände können dann flexibel eingesetzt werden, um unterschiedliche Kommunikationsaufgaben ohne Wartezeiten zu erfüllen.

Als eine Anwendung untersuchen wir Quantensensornetzwerke, die es ermöglichen räumlich und zeitlich korrelierte Größen wie Magnet- oder Gravitationsfelder mit verbesserter Genauigkeit zu bestimmen. Darüber hinaus sind wir auch an Quantencomputern und Quantensimulatoren interessiert, und beschäftigen uns mit fundamentalen Themen wie Makroskopizität und Verschränkungstheorie.

Wir engagieren uns auch in der Lehramtsausbildung, und beschäftigen uns mit Konzepten zur Vermittlung der Quantenphysik im Schulunterricht : AG Lehramtsstudium

Zur Forschungsgruppe Quantenkommunikation und Quantennetzwerke: https://www.uibk.ac.at/en/th-physik/quantum-communication-and-quantum-networks/

Kontakt

Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Mag. Dr. Wolfgang Dür
Tel. +43 512 507 52214
wolfgang.duer@uibk.ac.at

Sekretariat
Jade Meysami-Hörtnagl
Tel. +43 512 507 52207
jade.meysami-hoertnagl@uibk.ac.at

Mathematische Quantenphysik

Die Forschungsgruppe von Gemma De les Coves arbeitet an mehreren Themen in der Theoretischen Physik, mit Elementen der Mathematischen Physik, Quantenphysik und Theoretischen Informatik.

Insbesondere erforscht unser Team grundsätzliche Aspekte in der Beschreibung von Quantenvielteilchensystemen, wofür wir Werkzeuge der Mathematischen Physik und Quanteninformation benutzen. Unsere Forschungsgruppe arbeitet auch im Querschnitt der Theoretischen Physik und Theoretischen Informatik, wo wir Konzepte der Universalität untersuchen.

Für nähere Information besuchen Sie Mathematical Quantum Physics

Kontakt

Leitung Forschungsgruppe
Ass.-Prof. Dr. Gemma De les Coves
Tel. +43 512 507 52247
gemma.delascuevas@uibk.ac.at

Sekretariat
Jade Meysami-Hörtnagl
Tel. +43 512 507 52207
jade.meysami-hoertnagl@uibk.ac.at

Quantencomputing

Die Forschungsgruppe von Wolfgang Lechner beschäftigt sich mit theoretischer Quantenphysik. Ziel der Forschung ist es Architekturen und Methoden für spezielle Quantencomputer zu entwicklen, die Probleme, deren Lösung am klassischen Computer schwierig zu finden ist, effizient lösen können.

Der Fokus liegt dabei auf Quantenoptimierung und künstlicher Intelligenz am Quantencomputer. Die Forschung zielt insbesondere darauf ab, diese Anwendungen auf Quantencomputer-Plattformen abzubilden, die im Labor bereits existieren.

Zur Forschungsgruppe "Quantencomputing"

Kontakt

Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Lechner
Tel. +43 512 507 52232
wolfgang.lechner@uibk.ac.at

Sekretariat
Nicole Jorda
Tel. +43 512 507 52208
nicole.jorda@uibk.ac.at

Quantenoptik

Im Bereich der Quantenoptik gibt es an unserem Institut drei Forschungsgruppen, die ihre Arbeit auf unterschiedliche Schwerpunkte und Fragestellungen konzentrieren:

Quantenoptik und Vielteilchenphysik

Die von Hannes Pichler geleitete Forschungsgruppe interessiert sich für theoretische Quantenoptik im Kontext der Quantenvielteilchenphysik und der Quanteninformationsverarbeitung.

Wir arbeiten daran, die Entwicklung von Quantentechnologie voranzutreiben, indem wir neuartige Anwendungen und Quantencomputing-Protokolle für Quantensysteme entwerfen. Insbesondere interessieren wir uns für atomare Systeme, z.B. Rydberg Atome, Atom-Photon- Schnittstellen und ultrakalte Atome. Unsere Forschungsarbeit reicht dabei von der mikroskopischen Modellierung der Physik spezifischer Quantensysteme bis hin zum Verständnis ihrer emergenten Quantenvielteilchenphänomene. Sie baut auf einer Vielzahl von analytischen und numerischen Techniken aus der Quantenoptik, der Quanteninformation und der Theorie der kondensierten Materie auf.

Für weitere Informationen über unsere Gruppe besuchen Sie Many-Body Quantum Optics.

Kontakt

Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Hannes Pichler, MSc PhD
Tel. +43 512 507 52218
hannes.pichler@uibk.ac.at

Sekretariat
Elke Wölflmaier
Tel. +43 512 507 47081
elke.woelflmaier@uibk.ac.at

Quantenoptik und ultrakalte Quantengase

Die Forschungsgruppe von Helmut Ritsch bewegt sich im Bereich der theoretischen Quantenoptik und der Physik ultrakalter Gase und ist eng mit Quanteninformation, Grundlagen der Quantenphysik sowie der Quantentheorie kondensierter Materie verbunden. Unser Hauptaugenmerk liegt auf einer vollständig quantentheoretischen Beschreibung von Licht und Materie und deren Wechselwirkung durch Impulsaustausch.

Unser Ziel ist eine effiziente theoretische Beschreibung realer physikalischer Systeme in enger Zusammenarbeit mit entsprechenden Experimenten, in denen Quantenphänomene wie Phasenübergänge, Verschränkung und makroskopische Superpositionen in einer gut kontrollierbaren Umgebung beobachtet werden können.

Details zu dieser Forschungsgruppe: https://ritschgroup.uibk.ac.at/

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Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Mag. Dr. Helmut Ritsch
Tel. +43 512 507 52213
helmut.ritsch@uibk.ac.at

Sekretariat
Nicole Jorda
Tel. +43 512 507 52208
nicole.jorda@uibk.ac.at

Quantenoptik und Quantenmetrologie

Die Arbeitsgruppe von Klemens Hammerer forscht im Bereich der Theoretischen Quantenoptik mit besonderem Fokus auf Quantenmetrologie und Präzisionsmessung. Wir untersuchen physikalische Systeme, die auf der Ebene einzelner Quanten beschrieben, kontrolliert und in Quantentechnologien eingesetzt werden können. Dazu zählen kalte Ionen in Ionenfallen für neuartige Atomuhren und Quanteninformationsverarbeitung, Bose-Einstein-Kondensate für Materiewelleninterferometrie, korrelierte Quantenzustände des elektromagnetischen Feldes in Resonatoren und Wellenleitern sowie mechanische Freiheitsgrade mesoskopischer und makroskopischer Festkörperstrukturen. Unsere Arbeit verbindet ein breites Spektrum analytischer und numerischer Methoden zur Beschreibung der Quantendynamik offener Systeme und komplexer Quantenkorrelationen. Die behandelten Fragestellungen stehen in enger Wechselwirkung mit laufenden quantenoptischen Experimenten in nationalen und internationalen Kooperationen.

Zur Forschunsgruppe Quantenoptik und Quantenmetrologie