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Theoretische Quantenoptik

Forschungsgruppe für Quantentinformation und die Theorie offener Quantensysteme unter der Leitung von Prof. Dr. Otfried Gühne und Prof. Dr. Stefan Nimmrichter

Emmy Noether Campus

Unser Forschungsprofil

Unsere Forschungsgruppe beschäftigt sich mit grundlegenden Fragestellungen der Quanteninformation und offener Quantensysteme. Ein zentrales Forschungsthema ist das Phänomen der Quantenverschränkung zwischen zwei oder mehr Teilchen. Hierzu entwickeln wir analytische Ansätze, um die verschiedenen Arten der Verschränkung zu charakterisieren und ihre Anwendbarkeit zu untersuchen.

Ein zweites wichtiges Thema ist die Quantenthermodynamik. In diesem Bereich erweitern und präzisieren wir die thermodynamischen Gesetze mithilfe von Methoden aus der Quantenoptik und der Informationstheorie, um zu verstehen, wie mikroskopische Quantensysteme Wärme, Arbeit und Information mit ihrer Umgebung austauschen.

Darüber hinaus entwickeln wir Methoden zur Analyse und Verbesserung von Geräten zur Quanteninformationsverarbeitung, etwa mithilfe von Verfahren wie der Shadow-Tomographie oder Fehlerkorrektur- bzw. Fehlerminderungsstrategien.

In unserer Forschung schlagen wir eine Brücke zwischen fortgeschrittenen mathematischen Methoden und der Zusammenarbeit mit Experimentalphysikerinnen und -physikern. Wir arbeiten eng mit anderen Gruppen im Bereich der Quantenwissenschaften an der Universität Siegen zusammen und kooperieren darüber hinaus mit zahlreichen Partnern weltweit, unter anderem in Österreich, Brasilien, China, Frankreich, Polen, Spanien und Schweden.

Forschungsschwerpunkte

  • Mehrteilchen-Verschränkung
  • Graphenzustände und Stabilisatorformalismus
  • Messtheorie in der Quantenmechanik
  • Offene Quantensysteme
  • Bayessche Metrologie
  • Shadow-Tomographie

Unsere Lehrveranstaltungen

Wir bieten verschiedene Vorlesungen und Kurse für den Bachelor Studiengang Physik, den Master Studiengang Physik, sowie den Master Studiengang Quantum Science an. Die Lehrveranstaltungen des aktuellen Semesters sind auf unsiono ersichtlich und belegbar. Die regelmäßig angebotenen Lehrveranstaltungen sind:

  • Introduction to Quantum Theory
  • Concepts of Quantum Science
  • Quantenthermodynamik
  • Key Concepts of Theoretical Physics 
  • Foundations of Quantum Mechanics
  • Quantum Information Theory
  • Machine Learning
Stefan Nimmrichter

Jun.-Prof. Dr. Stefan Nimmrichter

Professor*in
Chau Nguyen

PD Dr. Chau Nguyen

Akademische*r Rat*Rätin auf Zeit
Personal profile photo

Ph.D. Ismaël Septembre

Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in
Giulio Gasbarri

Dr. Giulio Gasbarri

Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in
Giuseppe Viola

Dr. Giuseppe Viola

Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in
Personal profile photo

Dr. Raphael Mothe

Stipendiat*in Humboldt-Forschungsstipendium (Postdoc)
Kenneth Goodenough

Kenneth Goodenough

Stipendiat*in (AvH Stipendium)
Lisa Weinbrenner

Lisa Teresa Weinbrenner

Doktorand*in
Siyuan Qi

Siyuan Qi

Doktorand*in

Publikationen

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Journal article
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Tsirelson inequalities: Detecting cheating and quantumness in a single framework

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Multiparticle singlet states cannot be maximally entangled for the bipartitions

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Revealing hidden physical nonclassicality with nonnegative polynomials

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Otto cycles with a quantum planar rotor

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Analyzing Quantum Entanglement with the Schmidt Decomposition in Operator Space

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Distinguishing Graph States by the Properties of Their Marginals

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Quantum Speed Limit for States and Observables of Perturbed Open Systems

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su(d)-squeezing and many-body entanglement geometry in finite-dimensional systems

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Aging and reliability of quantum networks

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2024

Quantum limits of position and polarizability estimation in the optical near field

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Characterizing high-dimensional quantum contextuality

Postadresse

Universität Siegen
Departement Physik
Emmy-Noether-Campus
Walter-Flex-Straße 3
57072 Siegen
Deutschland

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