Jun.-Prof. Dr. Benedikt Fauseweh

„Unsere Forschung konzentriert sich auf die theoretische Beschreibung von Nichtgleichgewichtsphänomenen in Vielteilchen-Quantensystemen mit numerischen Methoden sowie neuartigen Quantensimulationsmethoden, die auf modernen Quantencomputern ausgeführt werden. Wir arbeiten intensiv mit den theoretischen und experimentellen Festkörperphysikern des Fachbereichs sowie mit anderen Fakultäten und Instituten im Bereich Quantencomputeranwendungen zusammen. Wir kooperieren mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammen, um die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern für Quantensimulationen zu evaluieren, sowie mit dem Forschungszentrum Jülich und dem Los Alamos National Laboratory in den USA.

Die Forschung zu Quantenmaterialien und Quantencomputern bringt die Grenzen der Festkörperphysik, der Materialwissenschaft und der Quanteninformationsverarbeitung zusammen, um neue Materialien mit nicht-generischen, quantenmechanischen Effekten zu entdecken, die in Quantentechnologien der nächsten Generation eingesetzt werden können. Die Realisierung von Quantenvorteilen in digitalen Quantensimulationen ist ein Eckpfeiler unserer Forschung, mit tiefgreifenden Auswirkungen auf verschiedene wissenschaftliche Bereiche, insbesondere die Physik der kondensierten Materie.

Um dieses Ziel zu erreichen, entwickeln wir neuartige Quantenalgorithmen in kombination mit Quantenfehlerunterdrückungsverfahren und verwenden fortschrittliche klassische Simulationsmethoden, wie z.B. zeitabhängige variationelle Monte-Carlo Methoden und Matrixprodukt-Dichteoperatoren. Wir testen unsere Ansätze auch an realen Quantencomputern, wie z.B. den IBM-Quantencomputern.“

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