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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
Chau Nguyen

PD Dr. Chau Nguyen

Temporary Academic Councillor
Personal profile photo

Ph.D. Ismaël Septembre

Research assistant
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Dr. Giulio Gasbarri

Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in
Giuseppe Viola

Dr. Giuseppe Viola

Research assistant
Personal profile photo

Dr. Raphael Mothe

Humboldt Research Fellow (Postdoc)
Kenneth Goodenough

Kenneth Goodenough

Scholarship holder (AvH Scholarship)
Albert Rico

Albert Rico

Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in
Lisa Weinbrenner

Lisa Teresa Weinbrenner

Doctoral candidate
Sophia Denker

Sophia Denker

Doctoral candidate
Siyuan Qi

Siyuan Qi

Doctoral candidate
Personal profile photo

Adam Fredriksson

Doktorand*in

Publikationen

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K. Szymański, L. Vandré, O. Gühne

Useful entanglement can be extracted from noisy graph states

Martin Plávala, Teiko Heinosaari, Stefan Nimmrichter, Otfried Gühne

Tsirelson inequalities: Detecting cheating and quantumness in a single framework

L.T. Weinbrenner, N. Prasannan, K. Hansenne, S. Denker, J. Sperling, B. Brecht, et al.

Certifying the Topology of Quantum Networks: Theory and Experiment

F. Bernards, O. Gühne

Multiparticle singlet states cannot be maximally entangled for the bipartitions

T.A. Ohst, B. Yadin, B. Ostermann, T. de Wolff, O. Gühne, H.-C. Nguyen

Revealing hidden physical nonclassicality with nonnegative polynomials

K. Hansenne, O. Gühne

Covariance-Matrix-Based Criteria for Network Entanglement

M. Yu, O. Gühne, S. Nimmrichter

Exact entanglement dynamics of two spins in finite baths

Michael Gaida, Stefan Nimmrichter

Quantum measurement-feedback models of friction beyond the diffusive limit and their connection to collapse models

Z.-P. Xu, J. Steinberg, H.C. Nguyen, O. Gühne

No-go theorem based on incomplete information of Wigner about his friend

Raffaele Salvia, Martí Perarnau-Llobet, Géraldine Haack, Nicolas Brunner, Stefan Nimmrichter

Quantum advantage in charging cavity and spin batteries by repeated interactions

J. Nöller, O. Gühne, M. Gachechiladze

Symmetric hypergraph states: Entanglement quantification and robust Bell nonlocality

L.T. Weinbrenner, N. Prasannan, K. Hansenne, S. Denker, J. Sperling, B. Brecht, et al.

Certifying the topology of quantum networks: theory and experiment

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