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  Topologie und Frustration in Quantensystemen (TopFrust)

Dozent/in
Prof. Dr. Kai Phillip Schmidt

Angaben
Vorlesung
3 SWS, Sprache Deutsch
Zeit und Ort: Mo 14:00 - 16:00, SR 02.779; Mi 10:00 - 12:00, SR 02.779

Studienfächer / Studienrichtungen
WF Ph-BA ab 5
WF Ph-MA ab 1
WF PhM-BA ab 5
WF PhM-MA ab 1

Inhalt
Diese Vorlesung behandelt verschiedene interessante und aktuelle Entwicklungen in unserem physikalischen Verständnis von Quantenmaterie, die sich alle mit der Frage beschäftigen welche Quantenphasen (Vakua) in der Natur vorkommen und welche Anregungen (Teilchen) diese Quantenwelten aufweisen. In diesem Kontext sind zwei faszinierende und wichtige Aspekte der Einfluss der Topologie und die Auswirkungen sogenannter Frustration. Die Vorlesung ist in vier größere Blöcke aufgeteilt, die insbesondere diese Punkte genauer beleuchten. Im ersten Teil wird die Physik von Graphene vorgestellt. Der zweite Teil behandelt topologische Bandisolatoren wie Chern- und topologische Isolatoren sowie topologische Supraleiter, die sich jeweils durch topologische Invarianten der Bandstruktur auszeichnen. Im verbleibenden Abschnitt der Vorlesung werden stark korrelierte Quantensysteme behandelt. Der dritte Teil führt in das Konzept topologischer Quantenordung ein, die durch langreichtige Verschränkung des Grundzustandes und durch anyonische Anregungen mit fraktionaler Statistik bweichend von Fermionen und Bosonen charakterisiert sind. Letztere bilden die Basis für das Konzept topologischer Quantencomputer. Im vierten Teil dieser Vorlesung werden einige Aspekte aus dem Feld frustrierter Systeme vorgestellt.

ECTS-Informationen:
Title:
Topology and frustration in quantum systems

Contents
This lecture treats several interesting and recent developments in our physical understanding of quantum matter which all deal with the fundamental question what kind of quantum phases (vacua) are realized by nature and which kind of excitations (particles) are formed in such quantum worlds. To this end two particular fascinating and important aspects are the influence of topology and the consequences of so-called frustration. The lecture is divided into several parts which all highlight especially these two points. The first part introduces in the physical aspects of graphene. The middle part covers topological effects of band structures which is relevant for Chern and topological insulators as well as topological superconductors, where the system is characterized by topological invariants. The remaining part of the lecture deals with strongly correlated quantum systems. The third part introduces the concept of topological quantum order. Such topologically ordered systems show long-range entanglement in the ground state and possess anyons as elementary excitations. Anyons have fractional statistics different from bosons and fermions which build the basis for the concept of topological quantum computing. The fourth part of this lecture introduces into several aspects of the field of frustrated systems.

Zusätzliche Informationen
Erwartete Teilnehmerzahl: 20, Maximale Teilnehmerzahl: 20

Zugeordnete Lehrveranstaltungen
UE: Übung zur Vorlesung Topologie und Frustration in Quantensystemen
Dozent/in: Prof. Dr. Kai Phillip Schmidt
Zeit und Ort: Mi 14:00 - 16:00, SR 02.779

Verwendung in folgenden UnivIS-Modulen
Startsemester SS 2017:
Topologie und Frustration in Quantensystemen (PW)

Institution: Professur für Theoretische Physik (Prof. Dr. Schmidt)
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