Forschung in der Arbeitsgruppe Jahnke
Unsere Forschung findet im Schnittfeld der Gebiete Quantenoptik, Festk?rperphysik und Vielteilchentheorie statt. In der Grundlagenforschung zur Halbleiter-Quantenoptik finden gegenw?rtig atemberaubende Experimente statt. So werden gezielt einzelne Photonen erzeugt, Quantenzust?nde des Lichtfeldes in Anregungszust?nde von Materie umgewandelt, und deren Dephasierung (der Verlust der Quanteninformation durch Vielteilchenwechselwirkungen) verfolgt. Auf dieser Grundlage sind v?llig neue Formen der Informationsübertragung denkbar. Als Theoretiker arbeiten wir an einem quantenmechanischen Verst?ndnis dieser Prozesse und an der Beschreibung entsprechender Experimente. Dabei forschen wir nicht nur auf dem Papier, sondern auch mit modernen Supercomputern wie Massiv-Parallelrechnern. Diese Rechnungen sind oft wie Experimente, da wir Nanostrukturen mit atomarer Aufl?sung simulieren oder bei der zeitlichen Dynamik von Nanolasern die mikroskopischen Wechselwirkungen berücksichtigen. Als Theoretiker haben wir das Privileg, dabei einzelne Prozesse oder Wechselwirkungen an- und auszuschalten oder verschiedene N?herungen zu testen, um so zu einem tieferen Verst?ndnis der Physik zu kommen.
Quantenoptik: Seit langem schon wird in der Atomphysik die Licht-Materie-Wechselwirkung untersucht. Die Entwicklung des Lasers hat den Beginn eines Gebietes eingel?utet, das oft als Quantenelektronik bezeichnet wird.
Festk?rperphysik: In Halbleiter-Nanostrukturen werden die elektronischen Eigenschaften der Ladungstr?ger gezielt beeinflusst. So ist man z.B. bei der Herstellung von Lichtemittern nicht 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 an das Periodensystem der Elemente gebunden, sondern kann Eigenschaften ma?schneidern. A
Vielteilchentheorie: Das wechselwirkende System aus angeregten Elektronen, Photonen und Phononen bildet ein Vielteilchensystem, deren Wechselwirkungen wir mit quantenfeldtheoretischen Methoden beschreiben.
Quantenoptik
Seit langem schon wird in der Atomphysik die Licht-Materie-Wechselwirkung untersucht. Die Entwicklung des Lasers hat den Beginn eines Gebietes eingel?utet, das oft als Quantenelektronik bezeichnet wird. Mit der Verfügbarkeit intensiver Lichtquellen begann die Entwicklung der nichtlinearen Optik, und seit man einzelne Atome in Fallen lokalisieren kann, werden auch neue nichtklassische Lichtquellen m?glich, die z.B. einzelne Photonen oder verschr?nkte Photonpaare aussenden. In der Halbleiter-Quantenoptik werden Laser und Einzelphotonenquellen, aber auch spannende Effekte wie Superradianz mit Hilfe von Quantenpunkten oder ?hnlichen "künstlichen Atomen" realisiert. Damit er?ffnet sich eine Verbindung zwischen Grundlagenforschung und parktischen Bauelementen.
Festk?rperphysik
In Halbleiter-Nanostrukturen werden die elektronischen Eigenschaften der Ladungstr?ger gezielt beeinflusst. So ist man z.B. bei der Herstellung von Lichtemittern nicht 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 an das Periodensystem der Elemente gebunden, sondern kann Eigenschaften ma?schneidern. Allerdings erfordert das Design von Nanostrukturen die Anwendung von quantenmechanischen Methoden. So bauen wir als Theoretiker im Computer die Quantenpunkte aus einzelnen Gitterzellen nach, berücksichtigen die bindenden Orbitale sowie deren ?berlapp zwischen benachbarten Atomen, und berechnen daraus die Bandstruktur bzw. die Energieniveaus der Ladungstr?ger. Ausgehend von den elektronischen Eigenschaften bestimmen wir die elementaren Wechselwirkungen und daraus die optischen Eigenschaften. Unsere Arbeiten bieten damit ein Bindeglied zwischen strukturellen Untersuchungen (z.B. mit hochaufl?sender Transmissionselektronenmikroskopie) und experimentellen Untersuchungen der optischen Eigenschaften (Spektroskopie). Typische Anwendungen sind z.B. Quantenpunkte für Einzelphotonenquellen oder ultraschnelle Laser zur optischen Datenübertragung.
Vielteilchentheorie
Das wechselwirkende System aus angeregten Elektronen, Photonen und Phononen bildet ein Vielteilchensystem, deren Wechselwirkungen wir mit quantenfeldtheoretischen Methoden beschreiben. Einen ersten Einblick hierzu vermitteln wir in der Vorlesung "Theoretische Festk?rperphysik 1 und 2". Hier erhalten Sie auch eine Einführung in die Methode der Feynman-Diagramme und wie man damit arbeitet. ?ber Forschungsprojekte k?nnen Sie sich bei uns systematisch in verschiedenen Methoden der Quantenfeldtheorie und deren Anwendung einarbeiten. So setzen wir die sogenannte Schwinger-Keldysh-Technik ein, die eine Beschreibung von Vielteilchensystemen auch im Nichtgleichgewicht erlaubt. Damit k?nnen wir die dynamische Entwicklung der Vielteilchensysteme nach einer intensiven externen Anregung verfolgen. Speziell diese Arbeiten fallen in das Gebiet der Nichtgleichgewichts-Quantenkinetik. Wir benutzen diese Methoden um Wechselwirkungsprozesse der angeregten Ladungstr?ger und deren Einfluss auf die optischen Eigenschaften zu bestimmen. So spielen in Experimenten zur Quantenoptik mit Halbleitersystemen die Streuprozesse der Ladungstr?ger eine wichtige Rolle. Gleichzeitig schlie?t sich hier der Kreis in unseren Forschungsthemen.