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Quantum coherence, quantum statistics, and superconductivity in mesoscopic systems

English title Quantum coherence, quantum statistics, and superconductivity in mesoscopic systems
Applicant Bruder Christoph
Number 175596
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Departement Physik Universität Basel
Institution of higher education University of Basel - BS
Main discipline Theoretical Physics
Start/End 01.10.2017 - 31.12.2020
Approved amount 483'468.00
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Keywords (5)

ultracold atoms; nanomechanics; quantum coherence; condensed-matter theory; mesoscopic superconductivity

Lay Summary (German)

Lead
Mesoskopische Quantensysteme werden weltweit in vielen Forschungsgruppenuntersucht. Diese Systeme liegen von der Grösse her zwischen dermikroskopischen Welt (Atome und Elementarteilchen) und unsererAlltagswelt. Wir untersuchen Quanteneffekte in solchen Systemen mittheoretischen Methoden. Einerseits führt diese Forschung zu neuemGrundlagenwissen, z.B. Erkenntnissen darüber, wie sich Leitfähigkeitoder thermische Leitfäigkeit verhalten, wenn man (geladene) Elektronendurch (neutrale) Atome ersetzt. Andrerseits untersuchen wir dieMöglichkeiten und Grenzen von Quanten-Messungen, die zu Anwendungenführen könnten.
Lay summary
Unsere theoretische Forschungsgruppe (etwa drei Doktoranden und drei
Postdocs) untersucht konkret die Wechselwirkung von kleinen
mechanischen Schwingern mit elektrischen Strömen und mit Licht.  Wir
arbeiten ebenfalls am Verständnis von Schwankungserscheinungen in
elektrischen Strömen. Ausserdem studieren wir Quanten-Modellsysteme,
die aus einer kleinen Zahl von supraleitenden Quanten-Bits, den
Bausteinen eines Quantencomputers, bestehen. Wir untersuchen die
Frage, ob eine periodische Anordnung solcher Quantenbits als
Modellsystem für die theoretisch und technische wichtige Frage der
Synchronisierung von Schwingern verschiedener Frequenz dienen kann.
Direct link to Lay Summary Last update: 06.10.2017

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
155933 Quantum coherence, quantum statistics, and superconductivity in mesoscopic systems 01.10.2014 Project funding (Div. I-III)

Abstract

A. Quantum coherence and statistics of mesoscopic systems:We will explore novel nano- and optomechanical setups and their applications (phononic structures, combined photonic and phononic crystals, quantum dots embedded in nanowires, and trapped ions). We will propose and analyze new transport experiments with ultracold atoms, e.g. addressing the question of the phase dependence of heat transport. We will analyze models that illustrate how system-mediated detector-detector interactions will determine the measured operator order in a quantum correlation measurement.B. Mesoscopic superconductivity:We will investigate a quantum realization of the Kuramoto model in a one-dimensional Josephson array. Using a tight-binding approach we will explore the influence of magnetic disorder on the disorder-induced 2D topological insulator state, the so-called topological Anderson insulator. Lastly, we will investigate the possibility to use superconducting transmon qubits as an implementation of driven anharmonic self-oscillators. This would lead to applications in the study of dissipative quantum phase transitions.
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