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UnRAVElling the dynamics of many-body open systems: Collective dynamics of quantum trajectories

Projektbeschreibung

Forschung gibt Aufschluss über kollektive Dynamik wechselwirkender Teilchen

Die Wechselwirkungen von Quantensystemen mit einem externen Bad können die Dynamik des Systems erheblich verändern und Quantendissipation hervorrufen. Das bedeutet, dass die im System enthaltene Information an seine Umgebung verlorengeht. Zur Untersuchung kollektiver Zustände wechselwirkender offener Quantensysteme und ihrer Beschreibung werden häufig Mittelwerte ihrer unterschiedlichen Wechselwirkungsgeschichte mit dem Bad gebildet. Das EU-finanzierte Projekt RAVE wird erforschen, welche Dynamik und Eigenschaften verlorengehen, wenn Systeme nur anhand von Durchschnittswerten beschrieben werden. Anschließend werden die Forschenden die Eigenschaften offener Quantensysteme erkunden, indem sie individuelle Quantenbahnen betrachten. Kollektive Phänomene zu verstehen, die sich aus der Dynamik einer Gruppe einzelner Quantenbahnen ergeben, wird zur Entwicklung von Quantentechnologien beitragen.

Ziel

With the flourishing of quantum information processing, the study of open quantum system dynamics has become of paramount importance for the ultimate success of quantum technologies. The phenomenology becomes increasingly rich when decoherence and dissipation arise in quantum systems with many degrees of freedom, leading to a flurry of different phases of matter. RAVE is devoted to the study of collective phenomena in synthetic, many-body open quantum systems through investigation of the dynamics of quantum trajectories. Following the dynamics at the level of its trajectories will capture features that are washed out by looking at averaged observables, i.e. in the density matrix. RAVE will show that there are collective phenomena visible only in the dynamics of single trajectories, and propose experimental schemes to observe them. This will lead to a new classification of phases in quantum many-body open systems and help clarify the relations between entanglement, correlations and non-equilibrium thermodynamics. In those cases where the steady-state phase breaks time-translational invariance, RAVE will contribute to unify apparently different concepts such as synchronisation and time-crystals. The statistics associated with the behaviour of quantum jumps in many-body systems is also important for characterizing the quality and performance of quantum information processing protocols. To address the key questions posed by the project, RAVE will develop a promising new methodology based on replicas and use it to design open system quantum simulators able to provide information at the level of single trajectories. RAVE is a highly interdisciplinary programme which will have significant impact in the fields of condensed matter, statistical physics, quantum information and stochastic thermodynamics.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2021-ADG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UNITED NATIONS EDUCATIONAL SCIENTIFIC AND CULTURAL ORGANIZATION
Netto-EU-Beitrag
€ 1 075 000,00
Adresse
PLACE DE FONTENOY 7
75007 Paris
Frankreich
Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
€ 1 075 000,00

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