Hofstetter

Quanteninformation und Ultrakalte Atome SS17

Dozent: Prof. Dr. Walter Hofstetter

Allgemeine Information

  • Hinweis: Die Klausureinsicht findet am Donnerstag, den 12.10.2017 von 11:00 bis 12:00 Uhr, im Raum Phys 01.112 statt.
  • Hinweis: Die Klausureinsicht findet am Montag, den 21.08.2017 von 11:00 bis 12:30 Uhr, im Raum Phys 01.101 statt.
  • Hinweise: Die Klausur findet am Donnerstag, den 03.08.2017, von 10:15 Uhr bis 11:45 Uhr im Raum OSZ H1 statt. Die Nachklausur findet am Dienstag, den 26.09.2017, von 10:15 Uhr bis 11:45 Uhr im Raum Phys 02.116a+b statt.
  • Vorlesungsbeginn ist der 18.04.2017.
  • Für die Teilnahme am Übungsbetrieb ist eine Anmeldung für die Vorlesung und ein Tutorium notwendig. Treten Sie bitte (ab 14:00, Dienstag, den 18.04.2017) der Gruppe "Quanteninformation und Ultrakalte Atome SS17" und einer entsprechenden Tutoriumsgruppe (wählen Sie bitte nur eine Gruppe!) im eLearning-Portal  bei (https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/goto_FB13-PhysikOnline_crs_13654.html; melden Sie sich dazu mit Ihrem HRZ-Account an > Hofstetter > Quanteninformation und Ultrakalte Atome SS17). Tutorien sind auf max. 15 Personen beschrankt.
  • Tutorien beginnen am 24.04.2017.

 

Kurzbeschreibung

  • Quanteninformationstheorie und Quantencomputing

  • Vielteilchensysteme und zweite Quantisierung

  • Wechselwirkende bosonische Systeme und Bose-Einstein-Kondensation

  • Suprafluidität wechselwirkender Fermionen, BCS-Theorie

  • Optische Gitter und Hubbard Modelle, Suprafluid-Mott-Isolator Quantenphasenübergang, Bloch-Oszillationen
  • Topologische Quantenphasen und Synthetische Eichfelder 

 

Termine   Raum
 Dienstags   12:00 - 14:00     02.116 
 Donnerstags    12:00 - 14:00    02.116

 

Vorlesungsskript

Lecture DateTopicScript (pdf)Complete Script
and papers (pdf)
1-2 18.04; 20.04  Einführung, Quantenlogik, Quantenteleportation Vorlesung 1-2_pre Vorlesung1, Quantenteleportation über 143 km
3-4 25.04; 27.04 EPR Paradoxon, Schmidt-Zerlegung, Shannon-Codierungstheoreme, von Neumann-Entropie Vorlesung 3-4_pre  
5-6 02.05; 04.05 Quanten-Datenkompression Vorlesung 5-6_pre Vorlesung1-8
7-8 09.05; 11.05 Klassische Information durch einen Quantenkanal, Quantenoperationen, Holevo-Bound, Quantenkryptograhie Vorlesung 7-8_pre Quantenoperationen und verallgemeinerte Messungen, Atom-Photon quantum gate
9-10 16.05; 18.05 Quantenparallelismus, Grover-Algorithmus zur Suche in einer Datenbank Vorlesung 9-10_pre Quantum key distribution over 144km
11 23.05 Quanten-Fouriertransformation, Shor-Algorithmus Vorlesung 11_pre Vorlesung9-11
12-13 30.05; 01.06 Vielteilchensysteme und zweite Quantisierung Vorlesung 12-13_pre Vorlesung12-13
14-15 06.06; 08.06 Bose-Einstein-Kondensation und spontane Symmetriebrechung  Vorlesung 14-15_pre Vorlesung14-18
16 13.06 Bogoliubov-Theorie, Phononen Vorlesung 16_pre Messung der Bogoliubov-Transformation
17-18 20.06; 22.06 Gross-Pitaevskii-Theorie, Suprafluidität, Landau-Kriterium, Fermisee  Vorlesung 17-18a_pre; Vorlesung 17-18b_pre Suprafluidität und kritische Geschwindigkeit eines BECs, Suprafluidität und BKT-Übergang in einem 2d BEC
19-20 27.06; 29.06 Fermionische Korrelationen, Bunching und Antibunching, Handout zur Physik ultrakalter Quantengase Vorlesung 19-20_pre  
21-22 04.07; 06.07 Interferenz von BECs, Fermi-Flüssigkeitstheorie, Cooper-Paare Vorlesung 21-22_pre Interferenz von BEC's 1, 2
23-24 11.07; 13.07 BCS-Theorie, optische Gitter, Hubbard-Modell Vorlesung 23_pre, Vorlesung 24_pre Vorlesung19-24
25-26 18.07; 20.07 Bloch-Oszillationen, Superfluid-Mott-Übergang Vorlesung 25-26_pre Vorlesung25-26

  

Übungsblätter

LectureDateTopic
1  18.04    single qubit gates and density operators for qubit systems  
2  25.04   quantum teleportation, the Bell inequality and purification
3  02.05   fidelity, Schmidt decomposition and von Neumann entropy
4  09.05   entropy, mutual information and approximate cloning
5  16.05   transmitting classical information and quantum operation
6  23.05    quantum cryptography, Grover-Algorithm and Bernstein-Vazirani problem
7  30.05   quantum phase estimation, order-finding problem and Shor-Algorithm
8  06.06   Fock space, occupation number representation and second quantization
9  13.06   long-range order and Bose-Einstein condensation 
10  20.06   Bogoliubov theory, BEC in the 'box' and Thomas-Fermi approximation
11  27.06   quantum statistics and Hartree-Fock approximation
12  04.07   density fluctuations for BEC and static structure factor for Fermi gas

 

Literatur

AutorTitelVerlag

C.J. Pethick and H. Smith 

Bose-Einstein Condensation in Dilute Gases 

Cambridge University Press, 2nd Edition, 2008

M.A. Nielsen and I.L. Chuang 

Quantum Computation and Quantum Information 

Cambridge University Press, 2011

F. Schwabl 

Quantenmechanik für Fortgeschrittene 

Springer, 5. Auflage, 2008

L.P. Pitaevskii and S. Stringari 

Bose-Einstein Condensation

Oxford University Press, 2003