Manipulation und Optimierung der Kohärenz von fraktionellen und nicht-Abelschen elektronischen Interferometern

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Rosenow
• Mitantragsteller: Professor Dr. Yuval Gefen
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253312772

Interferometrie mit fraktionellen und nicht-abelschen Teilchen ist interessant und relevant, weil sie die Untersuchung der nichtlokale Physik fraktioneller statistischer Phasen ermöglicht und die Grundlage für topologisches Quanten-Computing bilden kann. Während es schöne Beispiele für Interferenz mit Elektronen gibt, waren bisher experimentelle Bemühungen um die Etablierung anyonischer Interferenz nicht erfolgreich. Daher ist die verbreitete Einschätzung entstanden, dass sowohl bei der theoretischen Beschreibung als auch bei der experimentellen Untersuchung fraktioneller (abelscher und nicht-abelscher) Statistik wesentliche Aspekte noch nicht berücksichtigt sind. Ein besseres Verständnis für das Fehlen der experimentellen Beobachtung von Interferenzmustern im fraktionellen Quanten-Hall Regime ist die wichtigste Motivation für dieses Forschungsprojekt. Unser Ziel geht allerdings über die Erklärung des experimentellen Stillstands hinaus. Wir wollen eine tiefgreifende Theorie derjenigen physikalischen Ingredienzien entwickeln, die Interferenz mit Anyonen (abelsch und nicht-abelsch) verhindern. Wir werden besonderes Gewicht darauf legen, die Rolle von exotischen neutralen Moden zu untersuchen, die sich bis vor kurzem der Beobachtung entzogen haben, und die nun in fraktionellen Quanten-Hall Rändern allgegenwärtig zu sein scheinen. Letztendlich wollen wir Konfigurationen entwickeln, in denen alle Interferenz-behindernden Faktoren unwirksam sind. Eine erfolgreiche Durchführung dieses Projekts wird ein besseres Verständnis der subtilen Physik ermöglichen, die in anyonischen Interferometern eine Rolle spielt, und auch erklären, warum anyonische sich so deutlich von elektronischen (und sicherlich von anderen Arten von) Interferometern unterscheiden. Unsere Untersuchungen könnte den Weg für experimentelle Protokolle bereiten, die die Beobachtung solcher Interferenzmuster ermöglichen. Wir vermuten, dass dafür sorgfältig ausgeführte Anordnungen und kontrollierte experimentelle Protokolle nötig sind. Wir erwarten neuartige Einsichten in fundamentale Fragestellungen und praktische Anwendungen in der Konstruktion von Schaltkreisen für Quanten-Computer.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel