DFG-Eigene Stelle: Neue Perspektiven in stark gekoppelten Systemen: Vorbereitung auf Quantensimulatoren

Eine auf Grundprinzipien beruhende Studie der st?rungstheoretisch nicht erfassbaren Physik stark gekoppelter Systeme ist ein besonders herausfordernder und wichtiger Forschungsbereich. Eine solche Studie hat Auswirkungen auf verschiedene Bereiche der Physik, von sogenannter neuer Physik jenseits des Standardmodells der Elementarteilchen bis hin zur Quantenchromodynamik (QCD), sogar auf astrophysikalische Objekte wie Neutronensterne. Die Entwicklung neuer Algorithmen, die auf dem besseren Verst?ndnis des Systems basieren, hilft bei der verbesserten Anwendbarkeit von Monte-Carlo-Methoden. Dennoch sind viele interessante Probleme nicht durch vorhandene numerische Methoden zu erschlie?en, so dass die Entwicklung neuer Methoden erforderlich ist. Die vorhandenen Methoden spielen gleichwohl eine wichtige Rolle beim Testen der neuen Methoden. Eine neue Methode ist die Quantensimulation, die sich in den letzten zwei Jahrzehnten stark entwickelt hat. Quantensimulatoren sind anwendungsspezifische Quantencomputer, die spezielle physikalische Systeme emulieren und ihre klassischen Pendants leistungsm??ig deutlich übertreffen. Beispiele existieren bereits in der Festk?rperphysik, und werden zunehmend für Teilchenphysikanwendungen entwickelt. Ziel dieses interdisziplin?ren Projekts ist, einige Quantensimulatoren für QCD-bezogene Physik vorzuschlagen. Spezielle Gittereichtheorien, sogenannte "Quanten-Link-Modelle", sind ideal in optischen Gittern zu realisieren. Unsere Forschung wird sich auf die Quantensimulation dieser Modelle konzentrieren, sowie auf die Entwicklung neuer klassischer Simulationsmethoden für das Benchmarking der Quantensimulatoren, insbesondere für die statischen Eigenschaften der Modelle. Das Studium der dynamischen Eigenschaften, wie Real-Time Evolution, kann dann mit Quantensimulatoren untersucht werden. Diese Modelle sind in den Laboratorien nur n?herungsweise realisiert. Die zu entwickelnden klassischen Algorithmen sollen dies mit einbeziehen. Insbesondere wird dieses Projekt untersuchen, in welchem Umfang Kontinuumsfeldtheorien durch Quanten Link Modelle dargestellt werden k?nnen. Dies hat entscheidenden Einfluss auf den Fortschritt von Quantensimulatoren für Kontinuumseichtheorien. Darüber hinaus k?nnen die gleichen klassischen Simulationsalgorithmen einige Aspekte von konformen Feldtheorien in Dimensionen d > 2 angehen. Dies kann zur unabh?ngigen ?berprüfung neuer numerischer und analytischer Methoden (wie der Conformal Bootstrap) genutzt werden. Das exzellente wissenschaftliche Umfeld an der Humboldt-Universit?t, dem DESY Zeuthen und enge Verbindungen mit Atomphysiker*innen an der Universit?t Innsbruck werden zum Erfolg des vorgeschlagenen Projekts beitragen. Es wird einen entscheidenden Einfluss auf die zuvor erw?hnten Felder ausüben.