Exotische Phasen und Teilchen in der Festkörperphysik (PW)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Exotic Phases and Particle in Solid State Physics)

Lehrveranstaltungen:

• • Exotische Phasen und Teilchen in der Festkörperphysik
    (Vorlesung, 2 SWS, Kai Phillip Schmidt, Mi, 14:00 - 16:00, SR 02.779)
  • Übung zur Vorlesung "Exotische Phasen und Teilchen in der Festkörperphysik"
    (Übung, 2 SWS, Kai Phillip Schmidt, Mi, 10:00 - 12:00, SR 01.779)

Inhalt:

Diese Vorlesung behandelt verschiedene interessante und aktuelle Entwicklungen in der Festkörperphysik, die sich alle mit der Frage beschäftigen welche Quantenphasen in der Natur vorkommen und welche Anregungen diese Quantenwelten aufweisen. Die Vorlesung ist in drei größere Blöcke aufgeteilt. Im ersten Teil wird die Physik von Graphene vorgestellt. Der mittlere Teil behandelt topologische Bandisolatoren wie Chern- und topologische Isolatoren, die sich jeweils durch topologische Invarianten der Bandstruktur auszeichnen. Abschließend werden stark korrelierte Quantensysteme mit topologischer Quantenordung diskutiert, die durch langreichtige Verschränkung des Grundzustandes und durch anyonische Anregungen mit fraktionaler Statistik abweichend von Fermionen und Bosonen charakterisiert sind. Letztere bilden die Basis für das Konzept topologischer Quantencomputer.

Contents
This lecture treats several interesting and recent developments in solid-state physics which all deal with the fundamental question what kind of quantum phases are realized by nature and which kind of excitations are formed in such quantum worlds. The lecture is divided into three main parts. 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, where the system is characterized by topological invariants. The last part of the lecture deals with strongly correlated quantum systems displaying 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.

Lernziele und Kompetenzen:

Learning goals and competences:
Students

• explain the relevant topics of the lecture

• apply the methods to specific examples

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Physics (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | NatFak | Physics (Master of Science) | Master examination | Master examination | Physics elective courses)
2. Physics (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | NatFak | Physics (Master of Science) | Master examination | Master examination - Elite study program | Physics elective courses)
3. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
   (Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Wahlpflichtbereich | Weitere Module aus dem Wahlpflichtbereich I)
4. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Wahlpflichtbereich | Weitere Module aus dem Wahlpflichtbereich I)
5. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Bachelorprüfung | Physikalische Wahlfächer)
6. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Bachelorprüfung - Elite Study Program | Physikalische Wahlfächer)
7. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Regulärer Bachelorstudiengang | Module des 3. bis 6. Fachsemesters | Physikalische Wahlfächer)
8. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Integrierter Bachelor- und Masterstudiengang (Forschungsstudiengang) | Module des 3. bis 6. Fachsemesters | Physikalische Wahlfächer)
9. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Integrierter Bachelor- und Masterstudiengang (Forschungsstudiengang) | Module der Masterprüfung | Physikalische Wahlfächer)
10. Physik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Integrierter Bachelor- und Masterstudiengang (Forschungsstudiengang) | Module der Masterprüfung | Physics elective courses)
11. Physik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Master of Science) | Masterprüfung | Masterprüfung - beschleunigtes Verfahren (Forschungsstudiengang) | Physikalische Wahlfächer)
12. Physik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Master of Science) | Masterprüfung | Masterprüfung | Physikalische Wahlfächer)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Exotische Phasen und Teilchen in der Festkörperphysik (Prüfungsnummer: 416019)

(englischer Titel: Exotic Phases and Particle in Solid State Physics)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2016, 1. Wdh.: SS 2016 (nur für Wiederholer)

1. Prüfer:

Kai Phillip Schmidt