[2013-12-05] Der Václav Votruba Preis für die beste Dissertation in Theoretischer Physik wird jedes Jahr vom Doppler-Institut der Technischen Universität Prag verliehen. Philipp Hauke aus der Forschungsgruppe von Peter Zoller wurde in diesem Jahr mit einem Anerkennungspreis ausgezeichnet.
Der junge Physiker wurde für seine Dissertation zur Quantensimulation mit ultrakalten Atomen ausgezeichnet. Die Jury hob die „außerordentlich gut geschriebene und beeindruckende Arbeit“ mit einer lobenden Erwähnung hervor. Der Hauptpreis ging an den tschechischen Physiker Jaroslav Trnka, der in Princeton promoviert hat und nun am Caltech forscht.
Philipp Hauke hat seine Doktorarbeit bei Maciej Lewenstein an der Universitat Politècnica de Catalunya – Barcelona Tech und dem Institute of Photonic Sciences in Castelldefels (Barcelona) verfasst. Er baute mit seiner Arbeit das theoretische Fundament für Quantensimulationen weiter aus. „Zum Einen stelle ich in der Arbeit die Grundsatzfrage, inwieweit man den Resultaten einer realistischen, fehlerbehafteten Quantensimulation vertrauen kann“, sagt Hauke. „Zum Anderen betrachte ich Möglichkeiten, den Katalog der quantensimulierbaren Probleme durch die Einbeziehung nicht-standardmäßiger Setups zu vergrößern.“ Wichtige Probleme der Vielteilchen-Quantenmechanik können mit Hilfe von Quantensimulationen erforscht werden. „Ultrakalte Atome in optischen Gittern und gefangene Ionen sind ideale Kandidaten dafür, da die experimentelle Kontrolle über sie in den letzten Jahren einen extrem hohen Grad an Präzision erreicht hat“, erklärt der Physiker.
In der Tat werden bereits erste Quantensimulationen in quantenoptischen Systemen ausgeführt, die die Kapazität klassischer Computer übersteigen. In der nun ausgezeichneten Arbeit wird gezeigt, wie die Verwendung exotischer Gittergeometrien, höherer orbitale oder spinabhängiger optischer Gitter es erlaubt, eine Vielfalt interessanter Phänomene der Festkörperphysik zu simulieren. Diese umfassen magnetische Phasenübergänge, Paar-Suprafluidität, Suprasolidität, und Zustände, die die Zeitumkehrinvarianz verletzen. „Weiterhin können durch periodisches Antreiben eines optischen Gitters frustrierte Quantenmagneten, synthetische Eichfelder, topologische Isolatoren und anormale Quanten-Hall-Effekte simuliert werden“, beschreibt Hauke das weitere Feld von Möglichkeiten. Einige Experimente in dieser Richtung wurden bereits ausgeführt. „Man darf hoffen, dass diese Entwicklung in nicht all zu ferner Zukunft tiefgehende Einsichten in einige der wichtigsten Probleme der Festkörper- und Hochenergiephysik ermöglicht“, zeigt sich der Nachwuchsforscher sehr zuversichtlich.
Zur Person
Philipp Hauke hat an der TU München und der EPF Lausanne Physik studiert und seine Diplomarbeit bei Ignacio Cirac in Garching bei München geschrieben. Für das Doktoratsstudium ging er an das Institute of Photonic Sciences in Barcelona, wo er 2012 mit Auszeichnung promovierte. Seit Herbst vergangenen Jahres ist er Mitarbeiter von Prof. Peter Zoller am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.