Lectures WS 2005/2006

Advances in Solid State Physics

Prof. Dr. Rudolf Gross

Seminar
Dienstag, 10:00 s.t.
Location: seminar room 143 of WMI, Garching

Homepage: http://www.wmi.badw.de/E23/lehre/seminar/Dienstagseminar_WS05_06-de.html

Den thematischen Schwerpunkt des Seminars sollen "Makroskopische Quantenphänomene" in Festkörpern bilden. Die Präparation, Kontrolle, Manipulation und das Auslesen von festkörperbasierten Quantensystemen wird zur Zeit im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 631 zur "Festkörperbasierten Quanteninformationsverarbeitung" in einer Zusammenarbeit zwischen TUM, LMU und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik intensiv untersucht. Das Seminar soll einen Einblick in die Grundlagen und die faszinierenden neuen Entwicklungen im Bereich makroskopischer Quantensysteme geben und aufzeigen, wie diese Entwicklungen in Anwendungen im Bereich der Quanteninformationsverarbeitung und der höchstempfindlichen Messtechnik umgesetzt werden können.

Im Rahmen des Seminars sollen in Vorträgen die physikalischen Grundlagen zur Quantenkohärenz, zum Quantentunneln und zu Quanteninterferenzeffekten in festkörperbasierten Quantensystemen orgestellt sowie die Realisierungsmöglichkeiten von halbleitenden, supraleitenden und magnetischen Quantensystemen vorgestellt werden. Wichtige Aspekte betreffen dabei das Problem der Dekohärenz sowie die gezielte Manipulation und das Auslesen von festkörperbasierten Quantensystemen im Hinblick auf deren Anwendung in der Quanteninformationsverarbeitung.

Eine erste Vorbesprechung findet am 18.10.2005 um 10:00 Uhr statt. Vortragsthemen (falls noch vorhanden) können auch noch nach der Vorbesprechung vergeben werden.

Interessenten sollen sich möglichst umgehend mit R. Gross (Tel.: 089 - 289 14201, e-mail:Rudolf.Gross@wmi.badw.de) in Verbindung setzen. Die Vortragsthemen werden auf einer "first come first serve" Basis vergeben.

Applied Superconductivity: Josephson Effects and Superconducting Electronics

Prof. Dr. Rudolf Gross

Vorlesung
Monday, 15:15 - 16:45 (starting on 17.10.2005)
Location: seminar room 143 of WMI, Garching

The lecture will provide an introduction to the Josephson effect and its application in superconducting electronics. Emphasis will put in particular to macroscopic quantum phenomena and superconducting qubits.

Quantum Information Theory

Prof. Dr. Ignacio Cirac, Dr. Michael Wolf

Vorlesung (wird in englischer Sprache gehalten)
Mo 15:30 -17:00, PH HS1
Fr 12:30 - 14:00, PH HS2
Vorkenntnisse: Quantenmechanik I

The lecture gives an introduction to the theory of entanglement, quantum information and quantum computation. It introduces the basic concepts and discusses recent developments in these fields. Contents:

  • Historical overview
  • Quantum states and operations
  • From EPR to Bell's inequalities
  • Teleportation, no-cloning and dense-coding
  • Quantum key distribution
  • Quantum computation
  • Quantum simulation
  • Decoherence
  • Quantum error correction
  • Entanglement, time-reversal and distillation
  • Quantum Shannon information theory
  • Implementations
  • Relations to other fields
Contact:
Dr. M. M. Wolf
Tel.: 089-32905-319
Michael.Wolf@mpq.mpg.de

Nanostrukturen - Quantenphänomene und Anwendungen

Alexander Holleitner und Stefan Ludwig

Vorlesung
Dienstags und Donnerstags jeweils 13:00 - 15:00

Homepage: http://www.nano.physik.uni-muenchen.de/education.html
oder im Vorlesungsverzeichnis: http://www.physik.uni-muenchen.de/studium/kv.html

Hauptthemen:

  1. Maßschneidern der elektronischen Bandstruktur
  2. Methoden der Nanofabrikation
  3. Elektronentransport in mesoskopischen Systemen
Diese Vorlesung vermittelt u.a. Grundlagen, welche bei der experimentellen Verwirklichung von auf Halbleitern basierten Qubits etc. benötigt werden.

Dekohärenz und Dissipation in offenen Quantensystemen

Dr. Florian Marquardt

Vorlesung T VI
Montag 11-12:30 Uhr und Donnerstag 9:30-11 Uhr, Seminarraum 450 (Theresienstr. 37)
[erste Besprechung am Montag, 17. Oktober; falls eine Terminverschiebung gewünscht wird, bitte ich möglichst vorab um eine email]
This lecture may be delivered in English, if requested.

Homepage: http://www.theorie.physik.uni-muenchen.de/~florian/open.html

Inhalt der Vorlesung:
Vor genau 100 Jahren erkannte Einstein im Zuge seiner bahnbrechenden Beschreibung der Brownschen Bewegung den fundamentalen Zusammenhang von thermischen Fluktuationen und Reibung. Diese Vorlesung zeigt unter anderem, wie die damals in der klassischen Physik angesprochenen Fragestellungen auf quantenmechanische Systeme zu erweitern sind, bei denen Quantenfluktuationen mit in Betracht gezogen werden müssen.
Viele wichtige Systeme aus verschiedenen Teilgebieten der Physik fallen in die Kategorie offener Quantensysteme, zum Beispiel: Ein Atom in Wechselwirkung mit den Vakuumfluktuationen des elektromagnetischen Feldes (Quantenelektrodynamik), ein Elektron im schwingenden Kristallgitter, oder ein Spin ("qubit"), dessen kohärente Quantendynamik durch ein fluktuierendes Magnetfeld zerstört wird ("Dekohärenz").
In der Vorlesung werden allgemein verwendbare Methoden besprochen und spezielle Lösungen diskutiert, unter Betonung der physikalischen Interpretation (Einige Stichworte: Mastergleichungen, Feynman-Vernon-Influenzfunktional, Caldeira-Leggett-Modell, Spin-Boson-Modell, Renormierungsgruppe).

Vorkenntnisse:
Erste Quantenmechanikvorlesung (Kenntnisse der statistischen Physik sowie der "zweiten Quantisierung" sind hilfreich, werden aber nicht zwingend vorausgesetzt).

Quantum Computing: Grundlagen und Realisierungen

Dr. Martin Brandt

Seminar
Montag 9:30 Uhr, Seminarraum, Walter Schottky Institut
Kontakt: Martin Brandt, Tel.: 289 12758, email: mbrandt@ph.tum.de

Wie funktionieren Quantencomputer? Wie können Quantencomputer tatsächlich gebaut werden? Wo liegen Probleme und Herausforderungen? Diese Fragen sollen im Rahmen eines Seminars vorgestellt und diskutiert werden. Die Veranstaltung richtet sich an Studenten ab dem 7. Semester, ist aber auch für Diplomanden und junge Doktoranden geeignet, die sich in das Gebiet der Quantenlogik einarbeiten.

  1. Vorstellung und Themenvergabe: 17. Oktober 2005
  2. Grundlagen
    Quantengatter
    Verschränkte Zustände (EPR, Teleportation)
    Universalität von Quantengattern
    Quantenalgorithmen I
    Quantenalgorithmen II
    Fehlerkorrektur
    Quantenkryptographie
  3. Realisierungen
    NMR: Wie lese ich einen Spin aus?
    Dichteoperator
    NMR Quantum Computing
    ESR: Quantum Computing mit Donatoren
    Quantenpunkte als Qubits
    Supraleitende Qubits