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IQOQI Innsbruck. Pioneering Quantum Science

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Ionenfalle für Quantensimulationsexperimente

Ionenfalle für Quantensimulationsexperimente

Blatt Lab
An artistic look into a vacuum chamber

An artistic look into a vacuum chamber

Bernien Lab
Testlauf eines 532nm Hochleistungslasers

Testlauf eines 532nm Hochleistungslasers

Ferlaino Lab
Supraleitende Quantenbits gekoppelt an einen koplanaren Wellenleiter

Supraleitende Quantenbits gekoppelt an einen koplanaren Wellenleiter

Kirchmair Lab
Monolithische Ionenfalle für Experimente mit 2-dimensionalen Ionenkristallen

Monolithische Ionenfalle für Experimente mit 2-dimensionalen Ionenkristallen

2D Crystals Experiment, AG Roos

News Alle News

Foto: David Jordan

Elena Poli erhält IQOQI-Dissertationspreis 2025

Die theoretische Physikerin Elena Poli, ehemalige Doktorandin in der Forschungsgruppe von... Ganzen Artikel lesen
Foto: Martin Vandory

Zum Wirklichen Akademiemitglied gewählt

Experimentalphysikerin und Wissenschaftlerin des Jahres Francesca Ferlaino wurde bei den... Ganzen Artikel lesen
Foto: David Jordan

Wirtschaftsvertreter besuchten das IQOQI

Führende Vertreter:innen der Tiroler Wirtschaftskammer sowie der Handelskammern von Bozen, Trient,... Ganzen Artikel lesen
Foto: Land Tirol/Krepper

Gemeinsam Stereotype aufbrechen

Anlässlich des Internationalen Frauentags besuchte die Tiroler Landesrätin für Wissenschaft, Cornelia... Ganzen Artikel lesen

In the News

Die Zeit: Ist die Welt verrückt, Peter Zoller?

Er ist einer der Pioniere des Quantencomputers. Im Podcast erklärt er, warum die Natur größer ist, als wir denken – und warum das nicht verrückt, sondern wunderbar ist.

ORF Science: Francesca Ferlaino ist Wissenschaftlerin des Jahres

Mit diesem Preis zeichnet der Klub der Bildungs- und Wissenschaftsjournalist:innen ihre Vermittlungsarbeit zur Quantenforschung und zu den exotischen Zuständen der Quantenwelt aus.

Forschungsgruppen

Bernien Lab - Quantenwissenschaft Atom für Atom

Foto of Hannes Bernien
Das BernienLab studiert die Quantenphysik, indem sie große Quantensysteme aus einzelnen Atomen in optischen Pinzetten zusammensetzen. Diese Plattform eignet sich ideal sowohl für die Erforschung... Read more …

Ferlaino Lab - Dipolare Quantengase

Foto of Francesca Ferlaino
Die Forschungsgruppe um Francesca Ferlaino beschäftigt sich mit dipolaren Quantenphänomenen, wofür sie stark magnetische Atomspezies verwendet. So konnte die Gruppe im Jahr 2012 das erste... Read more …

Grimm Lab - Ultrakalte Atome und Quantengase

Foto of Rudolf Grimm
Die Arbeitsgruppe unter der Leitung von Rudolf Grimm untersucht ultrakalte Teilchensysteme, bestehend aus optisch gespeicherten Quantengasen sehr nahe am absoluten Nullpunkt. Solche Systeme... Read more …

Hammerer Group - Quantenoptik und Quantenmetrologie

Foto of Hannes Pichler
Die Arbeitsgruppe Hammerer forscht im Bereich der Theoretischen Quantenoptik mit besonderem Fokus auf Quantenmetrologie und Präzisionsmessung. Wir untersuchen physikalische Systeme, die auf der... Read more …

Kirchmair Lab - Supraleitende Quantenschaltkreise

Foto of Gerhard Kirchmair
Die Forschungsgruppe um Gerhard Kirchmair arbeitet an supraleitenden Schaltkreisen und deren Anwendung in der Quanteninformationsverarbeitung und Quantensimulation. Die quantenmechanischen... Read more …

Pichler Group - Quantum Science Theory

Foto of Hannes Pichler
Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Hannes Pichler beschäftigt sich mit quantenoptischen Systemen, Quanten-Vielteilchenphysik und Quanteninformation. Ziel der Gruppe ist es, die theoretischen Grundlagen... Read more …

Emeritus Forschungsgruppen

Blatt Lab - Quantenoptik und Spektroskopie

Foto of Rainer Blatt
Die Forschungsgruppe um Rainer Blatt untersucht quantenphysikalische Prozesse an Ionen, die in Ionenfallen gespeichert sind. Ziel der Experimente ist es, eine möglichst vollständige Kontrolle über... Read more …

Zoller Group - Quantenoptik und Quanteninformation

Foto of Peter Zoller
Peter Zoller's Forschungsarbeiten sind auf den Gebieten der theoretischen Quantenoptik und Atomphysik, der Quanteninformation und der Theorie kondensierter Materie angesiedelt. Im Vordergrund steht... Read more …

Aktuellste Preprints

Programmable Fermionic Quantum Processors with Globally Controlled Lattices G. Calliari, C. Fromonteil, F. Cesa, T. Zache, P. M. Preiss, R. Ott, H. Pichler Abstract arXiv:2604.13160
We introduce a framework for realizing universal fermionic quantum processing with globally controlled itinerant fermionic particles. Our approach is tailored to the example of neutral atoms in optical lattices, but transposes to other setups with similar capabilities. We give constructive protocols to realize arbitrary fermionic processes, with time-dependent control over global parameters of the experimental setup, such as tunneling and interaction in a Fermi-Hubbard type model. We first prove the universality of our framework and then discuss implementation variants, such as hybrid analog-digital simulation of extended Fermi-Hubbard models, e.g., with long-range couplings.
Inverse Quantum Simulation for Quantum Material Design C. Kokail, P. E. Dolgirev, R. van Bijnen, D. Gonzalez Cuadra, M. Lukin, P. Zoller Abstract arXiv:2601.12239
Quantum simulation provides a powerful route for exploring many-body phenomena beyond the capabilities of classical computation. Existing approaches typically proceed in the forward direction: a model Hamiltonian is specified, implemented on a programmable quantum platform, and its phase diagram and properties are explored. Here we present a quantum algorithmic framework for inverse quantum simulation, enabling quantum material design with desired properties. Target material characteristics are encoded as a cost function, which is minimized on quantum hardware to prepare a many-body state with the desired properties in quantum memory. Hamiltonian learning is then used to reconstruct a low-energy Hamiltonian for which this state is an approximate ground state, yielding a physically interpretable model that can guide experimental synthesis. As illustrative applications, we outline how the method can be used to search for high-temperature superconductors within the fermionic Hubbard model, enhancing -wave correlations over a broad range of dopings and temperatures, design quantum phases by stabilizing a topological order through continuous Hamiltonian modifications, and optimize dynamical properties relevant for photochemistry and frequency- and momentum-resolved condensed-matter data. These results extend the scope of quantum simulators from exploring quantum many-body systems to designing and discovering new quantum materials.
Engineering discrete local dynamics in globally driven dual-species atom arrays F. Cesa, A. Di Fini, D. A. Korbany, R. Tricarico, H. Bernien, H. Pichler, L. Piroli Abstract arXiv:2601.16961
We introduce a method for engineering discrete local dynamics in globally-driven dual-species neutral atom experiments, allowing us to study emergent digital models through uniform analog controls. Leveraging the new opportunities offered by dual-species systems, such as species-alternated driving, our construction exploits simple Floquet protocols on static atom arrangements, and benefits of generalized blockade regimes (different inter- and intra-species interactions). We focus on discrete dynamical models that are special examples of Quantum Cellular Automata (QCA), and explicitly consider a number of relevant examples, including the kicked-Ising model, the Floquet Kitaev honeycomb model, and the digitization of generic translation-invariant nearest-neighbor Hamiltonians (e.g., for Trotterized evolution). As an application, we study chaotic features of discretized many-body dynamics that can be detected by leveraging only demonstrated capabilities of globally-driven experiments, and benchmark their ability to discriminate chaotic evolution.

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Institut für Quantenoptik und Quanteninformation - Innsbruck
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