Die Beobachtung eines Quantensystems führt unweigerlich zu Rückwirkungseffekten auf den Zustand des Systems die für unser Verständnis der Quantenmechanik von zentraler Bedeutung sind. Während eine solche Wechselwirkung mit einem externen Beobachter oder einer Umgebung typischerweise Dekohärenz und das Auftreten von klassischem Verhalten hervorruft, kann sie auch so gestaltet werden, dass sie die Quantendynamik steuert und sogar hochgradig nicht-klassische Zustände erzeugt. In unserer Arbeit wenden wir Methoden an und entwickeln sie weiter, um die zeitliche Veränderung offener Quanten-Vielteilchensysteme unter dem Einfluss von Dissipation, Messungen, starken Teilchenwechselwirkungen und kohärentem Antrieb zu beschreiben. Dabei untersuchen wir Nicht-Gleichgewichts-Vielteilchendynamik und versuchen, kollektive Phänomene zu verstehen, die sich aus Licht-Materie-Wechselwirkungen in komplexen Quantensystemen ergeben.

Dissipativer Zeitkristall in einem stark wechselwirkendem Rydberg-Gas

Schematischer Aufbau eines Experiments mit 3 Abbildungen und Darstellung der Daten

Ein atomares Gas, das kontinuierlich angeregt und mit Laserlicht untersucht wird, weist spontan auftretende Oszillationen seiner optischen Transmission auf. Die gemessenen Oszillationen (links) lassen sich durch ein theoretisches Modell erklären, das eine oszillierende Phase im Nichtgleichgewichtsphasendiagramm als Funktion der Frequenzverstimmung (Δ) und der Amplitude (Ω) des eingesetzten Lasers vorhersagt. Solche Phasen, die spontan die Zeit-Translations-Symmetrie brechen, werden Zeitkristalle genannt (arXiv:2305.20070, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster).