„Willkommen an Bord“„Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie für neue Technologien nutzen“

9. September 2021

Foto: Oxford Martin School, Fisher Studios

Prof. Dr. Dieter Jaksch kommt zum Wintersemester 2021/22 von der University of Oxford und wird an der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften eine Professur für „Vielteilchentheorie quantenoptischer Systeme“ antreten. Er wird am Institut für Laserphysik arbeiten und im Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“ forschen.

Jedes Jahr kommen zahlreiche neue Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an die Universität Hamburg. In der Reihe "Willkommen an Bord" stellt die Universität sie und ihre Forschungsgebiete vor, und dafür haben wir Prof. Jaksch gebeten, den folgenden Steckbrief auszufüllen.

Mein Forschungsgebiet in drei Sätzen:

Ich untersuche die Wechselwirkung zwischen Lichtfeldern und Quantenmaterie in Nichtgleichgewichtszuständen. Mein Ziel ist es, neue funktionale Eigenschaften in diesen hybriden Systemen zu finden und zu verstehen.  In weiterer Folge können diese dann in neu entwickelten Quantentechnologien nutzbar gemacht werden.

Und so erkläre ich meiner Familie, worum es da geht:

Die fortschreitende Digitalisierung bringt herkömmliche klassische Informationsverarbeitungsmethoden an ihre physikalischen Grenzen. Ich untersuche, ob quantenmechanische Überlagerungen von Licht und Materie Eigenschaften besitzen, welche die Entwicklung neuartiger Quantentechnologien zur Datenverarbeitung ermöglichen. Ein detailliertes Wissen über solche Zustände kann zum Beispiel helfen, Quantencomputer und Quantensimulatoren zu entwickeln. Ich bin auch der festen Überzeugung, dass die Nutzung von Quanteneffekten in Zukunft vermehrt dazu verwendet werden wird, herkömmliche Elektronikkomponenten schneller und energiesparender zu machen. Dabei geht es mir insbesondere darum, komplexe Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie so gut zu verstehen, dass Experimentalphysiker diese im Labor kontrollieren und ausnützen können.

Diese Methoden wende ich bevorzugt an:

Ich verwende in meiner Arbeit hauptsächlich analytische und numerische mathematische Methoden zur theoretischen Beschreibung von Vielteilchenquantensystemen.

Darum freue ich mich auf Hamburg – auf die Stadt und die Universität:

Ich habe Hamburg als eine weltoffene und dynamische Stadt kennengelernt, welche sich der Wichtigkeit von Grundlagenforschung und einer hochwertigen naturwissenschaftlichen Ausbildung bewusst ist. Ich freue mich jetzt darauf, die Stadt und ihre Einwohner besser kennenzulernen und das breite und vielfältige Veranstaltungsangebot zu nutzen.

Die Universität Hamburg hat mit dem Exzellenzcluster CUI und einem starken Fokus auf die Erforschung von Nichtgleichgewichtsdynamik in Vielteilchensystemen eine breite und interdisziplinäre Forschergemeinschaft in meinem Fachgebiet geschaffen. Diese geht weit über die traditionellen Grenzen der Physik hinaus. Ich freue mich besonders darauf, mich mit Kollegen aus benachbarten Forschungsgebieten über unsere Forschung austauschen zu können.

Das sind meine Pläne an der Uni Hamburg:

Ich bin davon überzeugt, dass sich einige Quantentechnologien in den nächsten zehn Jahren bis hin zur Industriereife entwickeln werden. Zudem werden Methoden, die ursprünglich zur Lösung quantenmechanischer Vielteilchenprobleme entwickelt wurden, dazu verwendet werden, Probleme zum Beispiel in der Logistik oder der Aerodynamik zu lösen. Um das sich daraus ergebende Potenzial in Hamburg nutzen zu können, benötigen wir bestens ausgebildete Quantenphysiker und Quantenphysikerinnen. Ich möchte in der Lehre verstärkt Kurse anbieten und organisieren, welche Studierende optimal auf diese Herausforderungen vorbereiten und ihnen ein breites und tiefes Verständnis für die verschiedensten Quantentechnologien geben.

Darum sollten Studierende unbedingt meine Veranstaltungen besuchen:

Quantenphysik ist ein faszinierendes Fachgebiet, welches uns erlaubt, physikalische Phänomene zu beschreiben, die unseren alltäglichen Erfahrungen diametral entgegenstehen. Die Nutzung dieser Quanteneffekte in neuen Technologien steht erst am Anfang. Es ist daher jetzt der ideale Zeitpunkt sich mit Quantenphysik eindringlich zu beschäftigen, um aktiv zur Entwicklung neuer Quantentechnologien beitragen zu können.

Blick in die weite Welt: mit diesen internationalen Einrichtungen, Universitäten oder Institutionen arbeite ich zusammen

Ich habe gemeinsame UK Forschungsprojekte mit Kollegen an der University of Strathclyde, der University of Durham, dem Imperial College und der University of Cambridge. Durch ein gemeinsames ERC Projekt habe ich in den letzten sieben Jahren mit der Universität Genf, dem Center for Computational Quantum Physics am Flatiron Institute in New York, dem Collège de France und dem Max-Planck-Institut in Hamburg zusammengearbeitet. Außerdem bin ich seit 2009 ein Visiting Research Professor am Centre for Quantum Technologies in Singapur.