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Rare-Event Probabilities as Probes of Quantum Thermodynamics and Order (RARE-Q)

Projektbeschreibung

Funktionsweise der Quantenordnung in seltenen Zuständen verstehen

Obwohl sie in großen Systemen thermodynamisch selten erscheinen, speichern atypische Quantenzustände äußerst wertvolle und einzigartige Quanteninformationen. Um ihr resilientes Quantenspeicherpotenzial zu erschließen, muss jedoch über die standardgemäßen experimentellen und theoretischen Ansätze hinausgegangen werden. Das Ziel des innerhalb der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts RARE-Q besteht darin, ein strenges Rahmenkonzept zu schaffen, das seltene Ereignisse mit thermodynamischen Eigenschaften auf Makroebene und der Quantenordnung verknüpft. Zu diesem Zweck wird eine gezielte Methodik eingeführt, die auf lokalen Projektionsobservablen beruht, um verborgene Informationen aus seltenen Zuständen zu extrahieren. Mit der Anwendung lokaler Projektoren auf atypische Zustände wird das Projektteam direkte experimentelle und numerische Einblicke in wichtige thermodynamische Kennzahlen wie Entropie, Quantenkorrelationen und Verschränkungswachstum gewinnen können.

Ziel

In this project, we will probe the dynamics of atypical quantum states that are thermodynamically rare in macroscopic systems, but hold non-trivial and invaluable quantum information. These states retain robust quantum memory, which are typically not accessible with usual theoretical and experimental protocols in place. We propose the use of a special toolbox of local projection observables that can easily squeeze out such information from rare states and at the same time, are also straight-forward to realize in quantum gas microscopes.

Using local projectors to atypical states, we will gain direct experimental and numerical access to important thermodynamic quantities like entropy, quantum correlations, and entanglement growth in a scalable way. We will show that this is feasible already using present day experimental setups. This in itself will be a major advancement of the current state of the art for many-body quantum simulators.

Mining hidden information in rare events, we will further study the dynamical emergence of magnetic excitations connected to high temperature superconductivity in cuprates. Using the special toolkit we will gain access to the dynamics of these excitations and the unique trail they leave behind while moving through the system. Studying them in real space and time will offer novel insight into the interplay of anti-ferromagnetism and high-temperature superconductivity.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Koordinator

LUDWIG-MAXIMILIANS-UNIVERSITAET MUENCHEN
Netto-EU-Beitrag
€ 202 125,12
Adresse
GESCHWISTER SCHOLL PLATZ 1
80539 Planegg
Deutschland
Region
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten