Willkommen in der Lise-Meitner-Forschungsgruppe Nicht-Hermitesche topologische Phänomene
In unserer Lise-Meitner-Forschungsgruppe ›Nicht-Hermitesche topologische Phänomene‹ untersuchen wir die topologischen Eigenschaften nicht-Hermitescher Systeme. Während sich ein Großteil theoretischer Forschung auf die Untersuchung von Systemen konzentriert, die von ihrer Umgebung isoliert sind, nehmen wir eine realistischere Perspektive ein. Wir berücksichtigen Umwelteinflüsse wie Energiegewinn und -verlust explizit und gelangen zu sogenannten nicht-Hermiteschen Beschreibungen der Systeme. Dieser Ansatz ist für die Quantenoptik, Elektronik, mechanische Metamaterialien, nicht-konservative biologische Systeme sowie Quantensysteme von großer Bedeutung, um nur einige zu nennen. In den letzten Jahren wurde Nicht-Hermitezität im Kontext von Topologie untersucht, einem Teilgebiet der Mathematik, das Eigenschaften beschreibt, die sich nur schrittweise ändern können und welches in der Physik viele Anwendungen gefunden hat. Die Kombination von nicht-Hermiteschen Ansätzen mit Topologie hat die Phänomenologie topologischer Phasen dramatisch bereichert und hat sich zu einem neuen, schnell wachsenden, interdisziplinären Forschungsfeld entwickelt. In unserer Theoriegruppe konzentrieren wir uns darauf, neue Trends der nicht-Hermitrschen Topologie in offenen und korrelierten Quantensystemen zu entschlüsseln. Wir entwickeln nicht nur neue Theorien und Ansätze, sondern arbeiten auch aktiv mit experimentellen Partnern zusammen. Unsere Forschung wird durch das Lise-Meitner-Exzellenzprogramm 2.0 der Max-Planck-Gesellschaft sowie durch den ERC Starting Grant ›NTopQuant‹ unterstützt.
Außergewöhnliche nicht-Hermitesche Topologie
Nicht-Hermitezität spielt sowohl in klassischen als auch in quantenmechanischen Systemen eine zentrale Rolle. In klassischer Physik entsteht dies beispielsweise durch Gewinn- und Verlustprozesse in der Optik, während in der Quantenphysik die Nicht-Hermitezität sowohl die Dynamik offener Quantensysteme als auch Streuung und Zerfall aufgrund von Phänomenen wie Wechselwirkungen und Unordnung beschreibt. Die Untersuchung der Nicht-Hermitezität aus dem Blickwinkel der Topologie hat zu dem neuen spannenden Forschungsgebiet der nicht-Hermiteschen Topologie geführt, wie in diesem Übersichtsartikel beschrieben. Die Forschung in diesem Bereich hat bisher hauptsächlich den klassischen Bereich betrachtet. Das Ziel unserer Gruppe ist es jedoch, nicht-Hermitesche Topologie in offenen und korrelierten Quantensystemen zu untersuchen. Zu diesem Zweck konzentriert sich unser multidisziplinäres Forschungsprogramm auf vier Hauptbereiche: Symmetrien und außergewöhnliche Punkte höherer Ordnung, offene Quantensysteme, stark korrelierte Systeme und (nicht)-lineare optische Systeme. Im Zusammenhang mit dem letztgenannten Bereich arbeiten wir aktiv mit experimentellen Gruppen am Institut zusammen und konzentrieren uns dabei auf verschiedene optische Plattformen.
