Forschung
Im Folgenden werden die am Institut tätigen Forschungsgruppen kurz vorgestellt.
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.
Details zu dieser Forschungsgruppe: www.uibk.ac.at/th-physik/bio_nano
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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
Theorie der kondensierten Materie
Im Bereich der Kondensierten Materie gibt es an unserem Institut zwei Forschungsgruppen, die ihre Arbeit auf unterschiedliche Schwerpunkte und Fragestellungen konzentrieren:
Theorie der kondensierten Materie / Computational Physics
Diese Forschungsgruppe interessiert sich für theoretische und numerische Untersuchungen von korrelierter Quantenmaterie in der Festkörperphysik und in AMO-Systemen.
Wir erforschen neue Quantenphasen der Materie, quantenkritische Phänomene und Quantenvielteilchensysteme fernab des Gleichgewichts. Unsere Forschung basiert auf Konzepten und Ideen aus der Theorie der kondensierten Materie, der statistischen Mechanik, der Quantenfeldtheorie und der Quanteninformation. Darüber hinaus entwickeln und implementieren wir innovative Algorithmen, um large-scale Computersimulationen auf Hochleistungsrechner durchzuführen.
Details zu dieser Forschungsgruppe: www.uibk.ac.at/th-physik/laeuchli-lab/
Kontakt
Ehemalige Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Dr. Andreas Läuchli
Sekretariat
Theoretical-Physics@uibk.ac.at
Kondensierte Materie: Von Feldtheorie bis Maschinelles Lernen
Die Forschungsgruppe von Mathias Scheurer beschäftigt sich mit der theoretischen Beschreibung der emergenten kollektiven Eigenschaften, die in Festkörpersystemen als Konsequenz von konkurrierenden Wechselwirkungen, Unordnung und Topologie auftreten.
Insbesondere studieren wir unkonventionelle und topologische Supraleitung, komplexe Phasendiagramme, den Einfluss von Unordnung in Kristallen, Spin-Bahn-Kopplung, Magnetismus, Spin-Flüssigkeiten und Topologische Ordnung, Moiré-Übergitter, und nicht-hermitesche Vielteilchensysteme. Zu diesem Zwecke verwenden wir eine Kombination aus analytischen und numerischen Methoden der Quantenfeldtheorie und statistischen Mechanik. Darüber hinaus untersuchen wir Möglichkeiten, die Maschinelles Lernen zum Lösen von Vielteilchenproblemen bieten kann.
Details zu dieser Forschungsgruppe: www.uibk.ac.at/th-physik/mscheurer/
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Leitung Forschungsgruppe
Ass.-Prof. Dr. Mathias S. Scheurer
Tel. +43 512 507-52224
mathias.scheurer@uibk.ac.at
Sekretariat
Birgit Laimer
Tel. +43 512 507-52203
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: www.uibk.ac.at/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
Verschränkungstheorie & Quanteninformationstheorie
Der Forschungsschwerpunkt von Barbara Kraus liegt in der Untersuchung grundlegender Probleme der Quanteninformationstheorie. Wir beschäftigen uns hauptsächlich mit der Entwicklung neuer theoretischer Methoden zur Untersuchung quantenmechanischer Vielteilchensysteme. Eines unserer Ziele ist es, ein tieferes Verständnis von Vielteilchenverschränkung zu erlangen. Um dies zu erreichen, arbeiten wir an der Qualifizierung und Quantifizierung von verschränkten Vielteilchenzuständen.
Weiters untersuchen wir die Komplexität solcher Zustände. Wir arbeiten an neuen Anwendungen von Vielteilchenverschränkung und an neuen Möglichkeiten zur Erzeugung und Manipulation von Vielteilchenzuständen in spezifischen experimentellen Anordnungen, wie zum Beispiel Ionen in Ionenfallen oder Atomen in optischen Gittern.
Details zur Forschungsgruppe von Prof. Barbara Kraus: Verschränkungstheorie & Quanteninformationstheorie
Zur Forschungsgruppe Quanteninformation und Computer: www.uibk.ac.at/th-physik/qic-group/
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Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Mag. Dr. Barbara Kraus
Tel. +43 512 507-52219
barbara.kraus@uibk.ac.at
Sekretariat
Nicole Jorda
Tel. +43 512 507-52208
nicole.jorda@uibk.ac.at
Lehramtsausbildung, Didaktik der Quantenphysik & Quanteninformationsverarbeitung
Im Bereich der Fachforschung beschäftigt sich die Forschungsgruppe von
Wolfgang Dür mit den Eigenschaften und Anwendungen von Vielteilchen Quantensystemen, z.B. im Bereich der Quantenmetrologie oder Makroskipizität, sowie mit Themen der (messbasierten) Quanteninformationsverarbeitung, u.a. für langreichweitige Quantenkommunikation und Quantencomputer.
Wir entwickeln auch einen Zugang zur Quantenphysik für den Schulunterricht basierend auf der Quanteninformationstheorie. Dabei wird versucht diese zentrale Theorie der Physik den Schülern mithilfe von Illustrationen und Bildern – aber ohne komplexe Mathematik – zugänglich zu machen, und auch Themen der modernen Forschung, wie z.B. Quantenkommunikation und Quantencomputer für den Unterricht aufzubereiten. Im Rahmen des RECC Physik West arbeiten wir an Maßnahmen zur Verbesserung der Lehrer Aus- und Fortbildung, sowie des Unterrichts.
Details zur Forschungsgruppe von Prof. Wolfgang Dür: Lehramtsstudium
Zur Forschungsgruppe Quanteninformation und Computer: www.uibk.ac.at/th-physik/qic-group/
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Leitung Forschungsgruppe
assoz. 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
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
Zur Forschungsgruppe Quanteninformation und Computer: www.uibk.ac.at/th-physik/qic-group/
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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
Quantenoptik
Im Bereich der Quantenoptik gibt es an unserem Institut fünf 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.
Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Hannes Pichler, MSc PhD
Tel. +43 512 507-4736
hannes.pichler@uibk.ac.at
Sekretariat
Elke Wölflmaier (ad interim)
Tel. +43 512 507-4781
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: www.uibk.ac.at/th-physik/cqed
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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
Quantennanophysik, Quantenoptik und Quanteninformation
Die Forschungsgruppe um Oriol Romero-Isart arbeitet auf den Gebieten der theoretischen Quantenoptik, Atomphysik, Nanophysik und Supraleitung mit dem Fokus auf Quanteninformationsverarbeitung, Quantensimulation, Quantenmetrologie und den Grundlagen der Quantenmechanik. Die Forscher entwickeln Vorschläge für innovative Experimente und arbeiten gemeinsam mit experimentellen Forschungsgruppen an der zugrunde liegenden Theorie.
Derzeit forscht die Gruppe daran, wie die Freiheitsgrade von Quantensystemen mit Hilfe von magnetischen Feldern und Supraleitern so gesteuert werden können, dass bisher unzugängliche Bereiche in nano- und mikromechanischen Quantenoszillatoren, Quantensimulationen mit ultrakalten Atomen und der festkörperbasierten Quanteninformation erschlossen werden.
Zur Forschungsgruppe "Quantennanophysik, Quantenoptik und Quanteninformation"
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Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Dr. Oriol Romero-Isart
Tel. +43 512 507-4730
oriol.romero-isart@uibk.ac.at
Sekretariat
Nicole Jorda (ad interim)
Tel. +43 512 507-52208
nicole.jorda@uibk.ac.at
Theoretische Quantenoptik und Quanteninformation
Die Forschungsthemen der Gruppe um Peter Zoller sind in den Gebieten der theoretischen Quantenoptik und Atomphysik, der Quanteninformation und der Theorie kondensierter Materie angesiedelt. Im Vordergrund steht dabei die theoretische Beschreibung realer physikalischer Systeme in enger Zusammenarbeit mit dem Experiment, wie auch interdisziplinäre Verbindungen der genannten Gebiete.
Der Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten liegt in der gezielten Erzeugung, Simulation und Untersuchung neuer Quanten-Vielteilchensysteme, welche aus Atomen, Ionen oder Molekülen bestehen, oder Hybride aus optomechanischen und Festkörpersystemen sind. Darüber hinaus werden in der Forschungsgruppe neue Möglichkeiten und Protokolle für Anwendungen im Bereich der Quanteninformations– und Kommunikationstechnologie entwickelt.
Zur Forschungsgruppe "Theoretische Quantenoptik und Quanteninformation"
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Leitung Forschungsgruppe
Univ.-Prof. Dr. Peter Zoller
Tel. +43 512 507-4780
peter.zoller@uibk.ac.at
Sekretariat
Elke Wölflmaier
Tel. +43 512 507-4781
elke.woelflmaier@uibk.ac.at
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 "Quantenoptimierung"
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Leitung Forschungsgruppe
assoz. 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