Optische Quantensimulatoren

Die mathematische Äquivalenz zwischen der zeitabhängigen Schrödingergleichung, die z.B. die Ausbreitung elektronischer Wellenpakete in Festkörpern beschreibt,  und der paraxialen Helmholtzgleichung, die u.a. den Transport von Licht in gekoppelten Wellenleitersystemen beschreibt, ermöglicht ein optisches Simulieren der elektronischen Dynamik. Dadurch wird eine direkte Beobachtung mikroskopischer Quantenvorgänge experimentell ermöglicht.

Jeder Wellenleiter stellt dabei ein Atom eines Festkörpers dar. Dies eröffnet Möglichkeiten, die experimentell in realen Festkörpern derzeit undenkbar sind. So lässt sich z.B. die Kopplung eines Atoms an seine Nachbarn gezielt räumlich und zeitlich variieren.

Wir nutzen dies aus, um den Einfluss von Topologie auf den Transport zu untersuchen und konnten kürzlich zeigen, dass topologisch geschützte Randmoden durch lokale Variationen ihren Schutz verlieren können.

Experimentell realisieren wir derartige Strukturen durch 3D Mikrodruck und ein von uns entwickeltes Reinfiltrationsverfahren.

Diese Thematik wird gemeinsam mit der Gruppe Topologie in 3D photonischen Quantensimulatoren von JProf. Christina Jörg vorangetrieben.